KR20240044245A - Media building integrated photo voltaic module using bifacial solar cell electrode - Google Patents
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Abstract
양면 솔라셀(solar cell)의 변형 없이 영상 구현을 위한 영상 매체(예를 들어, 발광다이오드(LED))를 장착할 수 있도록 하여, 기존 태양광 모듈의 양산라인을 그대로 적용할 수 있도록 한 양면 솔라셀 전극을 이용한 미디어 건물 일체형 태양광 모듈에 관한 것으로서, 태양광을 전달받는 전방 강화 유리, 전방 강화 유리의 후방에 장착된 후방 강화 유리, 후방 강화 유리의 상부 및 상기 전방 강화 유리의 하부에 증착되는 제1 및 제2 에틸렌초산비닐 공중합체(EVA), 제1 EVA상에 형성되며, 전방 강화 유리를 통해 투과된 태양광 에너지를 전달받아 전기 에너지를 생성하며, 상부 전극 및 하부 전극인 제1 및 제2 버스 바를 포함하는 양면 태양 전지, 제1 및 제2 버스 바의 상부에 각각 탑재되어 구동 전원을 공급하고 영상 콘텐츠 구동 신호를 발생하는 제1 및 제2 인쇄회로기판, 제1 및 제2 인쇄회로기판의 상부에 탑재되어 발광을 통해 영상 콘텐츠를 표출하는 발광다이오드 및 전방 강화 유리와 후방 강화 유리 사이에 구비되어, 양면 태양 전지와 제1 및 제2 인쇄회로기판 및 발광다이오드의 형상을 고정하면서 밀봉하는 충진층을 포함하여, 양면 솔라셀 전극을 이용한 미디어 건물 일체형 태양광 모듈을 구현한다.A double-sided solar module that allows installation of imaging media (e.g., light-emitting diodes (LED)) for image production without deforming the double-sided solar cell, allowing the mass production line of existing solar modules to be applied as is. It relates to a solar module integrated into a media building using cell electrodes, which includes a front tempered glass that receives sunlight, a rear tempered glass mounted behind the front tempered glass, an upper part of the rear tempered glass and a lower part of the front tempered glass. First and second ethylene vinyl acetate copolymers (EVA), formed on the first EVA, generate electrical energy by receiving solar energy transmitted through the front tempered glass, and the first and lower electrodes are the upper and lower electrodes. Double-sided solar cells including a second bus bar, first and second printed circuit boards each mounted on top of the first and second bus bars to supply driving power and generate an image content driving signal, and first and second printing A light emitting diode is mounted on the top of the circuit board and displays video content through light emission, and is provided between the front tempered glass and the rear tempered glass, fixing the shape of the double-sided solar cell, the first and second printed circuit boards, and the light emitting diode. A media building-integrated solar module using double-sided solar cell electrodes, including a sealing filling layer, is implemented.
Description
본 발명은 양면 솔라셀 전극을 이용한 미디어 건물 일체형 태양광 모듈에 관한 것으로, 특히 양면 솔라셀(bifacial solar cell)의 변형 없이 영상 구현을 위한 영상 매체(예를 들어, 발광다이오드(LED))를 장착할 수 있도록 하여, 기존 태양광 모듈의 양산라인을 그대로 적용할 수 있도록 한 양면 솔라셀 전극을 이용한 미디어 건물 일체형 태양광 모듈에 관한 것이다.The present invention relates to a solar module integrated into a media building using bifacial solar cell electrodes, and in particular, is equipped with an imaging medium (e.g., light emitting diode (LED)) for image creation without deforming the bifacial solar cell. This is about a media building-integrated solar module using double-sided solar cell electrodes that allows the mass production line of existing solar modules to be applied as is.
본 발명은 환경부와 한국환경사업기술원의 "2022년도 에코스타트업 지원사업"으로 수행된 결과물이다.This invention is the result of the “2022 Eco-Startup Support Project” of the Ministry of Environment and the Korea Environmental Business Technology Institute.
일반적으로 태양전지(PV; photo voltaic)는 태양광을 포집하여 전기 에너지를 생성할 수 있는 발전장치이다.In general, a solar cell (PV; photo voltaic) is a power generation device that can generate electrical energy by collecting sunlight.
태양 전지는 보통 태양광을 수직으로 전달받을 수 있도록 건물의 옥상이나 지붕 등에 일정 각도로 설치되는 데, 요즘 같이 다세대로 이루어진 고층 빌딩은 건물의 옥상이나 지붕 등의 공간이 한정되어 있어 태양전지를 설치하기에는 무리가 있다.Solar cells are usually installed at a certain angle on the roof or roof of a building so that sunlight can be transmitted vertically, but these days, high-rise buildings with multiple households have limited space on the rooftop or roof, so solar cells are installed. It is difficult to do.
따라서 근래에는 태양전지를 건물의 외장재로 활용하려는 노력이 이루어지고 있으며, 이러한 노력의 일환으로 대두한 것이 건물 일체형 태양광 모듈인 BIPV(Bliding Integrated Photo Voltaic) 모듈이다.Therefore, in recent years, efforts have been made to utilize solar cells as exterior materials for buildings, and as part of these efforts, the BIPV (Bliding Integrated Photo Voltaic) module, a solar module integrated into the building, has emerged.
BIPV 모듈에 대해 종래에 제안된 기술이 <특허문헌 1> 에 개시되어 있다.A conventionally proposed technology for a BIPV module is disclosed in <Patent Document 1>.
<특허문헌 1> 은 건물의 외벽이나 창가 등에 장착되어 외부로부터 복사되는 태양광 에너지를 전달받아 전기 에너지를 생성할 수 있게 하는 고효율 BIPV 모듈에 관한 것이다. 태양 전지의 일 측에 프리즘을 결합하여 프리즘으로 전달된 태양광을 태양 전지로 굴절시킬 수 있을 뿐만 아니라 프리즘으로 전달된 태양광의 일부를 건물 내부로 전달하여, 발전 효율을 높인다.<Patent Document 1> relates to a high-efficiency BIPV module that is mounted on the exterior wall or window of a building and can generate electrical energy by receiving solar energy radiated from the outside. By combining a prism on one side of a solar cell, not only can sunlight transmitted to the prism be refracted into the solar cell, but also some of the sunlight transmitted to the prism is transmitted to the inside of the building, increasing power generation efficiency.
그러나 상기와 같은 일반적인 BIPV 모듈이나 종래기술은 태양광의 투과율을 높여 발전 효율을 높이는 것은 가능하나, 영상 매체가 없어 태양전지를 건물 외장재로 활용할 경우 심미성이 떨어지는 단점이 있다.However, although it is possible to increase power generation efficiency by increasing the transmittance of sunlight with general BIPV modules or conventional technologies such as the above, there is a disadvantage in that the aesthetics are poor when solar cells are used as building exterior materials due to the lack of an imaging medium.
특히, 기존 영상 매체(예를 들어, 발광다이오드)를 이용하여 영상 콘텐츠를 구현한 BIPV도 있으나, 영상 매체를 구현하기 위해서 솔라셀에 장착 홈을 형성하거나 솔라셀을 변형하기 때문에 작업 공수가 증가하고, 기존 양산라인을 그대로 활용할 수 없어 새로운 태양광 모듈 양산라인의 구축으로 생산 비용이 많이 소요되어 경제성이 저하되는 단점이 있었다.In particular, there are BIPVs that implement video content using existing video media (e.g., light-emitting diodes), but in order to implement video media, installation grooves are formed in the solar cell or the solar cell is modified, which increases the number of man-hours and increases the number of work hours. , the existing mass production line could not be utilized as is, so the construction of a new solar module mass production line required a lot of production costs, which had the disadvantage of lowering economic feasibility.
따라서 본 발명은 상기와 같은 일반적인 BIPV 모듈 및 종래기술에서 발생하는 제반 문제점을 해결하기 위해서 제안된 것으로서, 양면 솔라셀(bifacial solar cell)의 변형 없이 영상 구현을 위한 영상 매체(예를 들어, 발광다이오드(LED))를 장착할 수 있도록 하여, 기존 태양광 모듈의 양산라인을 그대로 적용할 수 있도록 한 양면 솔라셀 전극을 이용한 미디어 건물 일체형 태양광 모듈을 제공하는 데 그 목적이 있다.Therefore, the present invention was proposed to solve the problems occurring in the general BIPV module and the prior art as described above, and is an imaging medium (e.g., a light emitting diode) for image implementation without modification of the bifacial solar cell. The purpose is to provide a media building-integrated solar module using double-sided solar cell electrodes that allows installation of (LED)) and allows the mass production line of existing solar modules to be applied as is.
상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 "양면 솔라셀 전극을 이용한 미디어 건물 일체형 태양광 모듈"은,In order to achieve the above-described object, the “media building-integrated solar module using double-sided solar cell electrodes” according to the present invention,
태양광을 전달받는 전방 강화 유리;Front tempered glass that transmits sunlight;
상기 전방 강화 유리의 후방에 장착된 후방 강화 유리;a rear tempered glass mounted behind the front tempered glass;
상기 후방 강화 유리의 상부 및 상기 전방 강화 유리의 하부에 증착되는 제1 및 제2 에틸렌초산비닐 공중합체(EVA);First and second ethylene vinyl acetate copolymers (EVA) deposited on the upper part of the rear tempered glass and the lower part of the front tempered glass;
상기 제1 EVA상에 형성되며, 상기 전방 강화 유리를 통해 투과된 태양광 에너지를 전달받아 전기 에너지를 생성하며, 상부 전극 및 하부 전극인 제1 및 제2 버스 바를 포함하는 양면 태양 전지;a double-sided solar cell formed on the first EVA, generating electrical energy by receiving solar energy transmitted through the front tempered glass, and including first and second bus bars, which are upper and lower electrodes;
상기 양면 태양전지의 제1 및 제2 버스 바에 각각 탑재되어 구동 전원을 공급하고 영상 콘텐츠 구동 신호를 발생하는 제1 및 제2 인쇄회로기판;First and second printed circuit boards respectively mounted on the first and second bus bars of the double-sided solar cell to supply driving power and generate video content driving signals;
상기 제1 및 제2 인쇄회로기판의 상부에 탑재되어 발광을 통해 영상 콘텐츠를 표출하는 발광다이오드;Light emitting diodes mounted on top of the first and second printed circuit boards to display image content through light emission;
상기 전방 강화 유리와 상기 후방 강화 유리 사이에 구비되어, 상기 양면 태양 전지와 제1 및 제2 인쇄회로기판 및 발광다이오드의 형상을 고정하면서 밀봉하는 충진층을 포함하는 것을 특징으로 한다.A filling layer is provided between the front tempered glass and the rear tempered glass to seal and fix the shapes of the double-sided solar cell, the first and second printed circuit boards, and the light emitting diode.
상기에서 후방 강화 유리는 플라스틱(Plastic)으로 대체되는 것을 특징으로 한다.In the above, the rear tempered glass is characterized in that it is replaced with plastic.
상기에서 양면 태양 전지는 일정 간격을 갖고 복수의 상부 전극 및 하부 전극인 버스 바가 상부 및 하부에 각각 형성되며, 상기 제1 및 제2 인쇄회로기판 및 발광다이오드는 상기 제1 및 제2 버스 바마다 장착되는 것을 특징으로 한다.In the double-sided solar cell, a plurality of bus bars, which are upper and lower electrodes, are formed at regular intervals at upper and lower parts, respectively, and the first and second printed circuit boards and light emitting diodes are provided at each of the first and second bus bars. It is characterized by being installed.
상기에서 발광다이오드는 상기 제1 및 제2 인쇄회로기판의 상부에 일정 간격으로 복수 배열되는 것을 특징으로 한다.In the above, the light emitting diodes are characterized in that a plurality of light emitting diodes are arranged at regular intervals on the upper part of the first and second printed circuit boards.
상기에서 양면 태양전지가 복수로 설치된 태양광 모듈은 양면 태양전지 사이에 구동 전원을 공급하고 영상 콘텐츠 구동 신호를 발생하는 제3 인쇄회로기판과, 상기 제3 인쇄회로기판의 상부에 장착되어 발광을 통해 영상 콘텐츠를 표출하는 발광다이오드가 구비된 것을 특징으로 한다.In the above, the solar module in which a plurality of double-sided solar cells are installed includes a third printed circuit board that supplies driving power between the double-sided solar cells and generates an image content driving signal, and is mounted on the upper part of the third printed circuit board to emit light. It is characterized by being equipped with a light-emitting diode that displays video content.
상기에서 충진층은 라미네이션(Ramination)을 이용하여 형성하거나 레진을 충진시켜 형성하는 것을 특징으로 한다.In the above, the filling layer is formed using lamination or filled with resin.
본 발명에 따르면 영상 매체(LED)를 장착하기 위해 양면 솔라셀(bifacial solar cell)을 변형할 필요가 없어, 태양광 발전 효율을 그대로 유지하면서도 BIPV를 구현할 수 있는 효과가 있다.According to the present invention, there is no need to modify a bifacial solar cell to mount an imaging medium (LED), so BIPV can be implemented while maintaining solar power generation efficiency.
또한, 본 발명에 따르면 양면 솔라셀의 변형 없이 영상 구현을 위한 영상 매체를 장착할 수 있어, 기존 태양광 모듈의 양산라인을 그대로 적용할 수 있어 범용성을 증대할 수 있으며, BIPV의 생산을 위한 생산 비용을 추가하지 않으면서도 최적의 BIPV 생산이 가능한 장점도 있다.In addition, according to the present invention, imaging media for image realization can be installed without deforming the double-sided solar cell, and the mass production line of existing solar modules can be applied as is, increasing versatility and producing BIPV. There is also the advantage of enabling optimal BIPV production without adding costs.
도 1은 본 발명에 따른 양면 솔라셀 전극을 이용한 미디어 건물 일체형 태양광 모듈의 실시 예 구조도이고,
도 2는 도 1의 양면 솔라셀 전극을 이용한 미디어 건물 일체형 태양광 모듈의 실시 예 평면도이고,
도 3은 본 발명에 적용된 양면 솔라셀의 구조도이며,
도 4는 영상 콘텐츠 구현을 위한 발광다이오드를 보색 제어하는 개념이다.1 is a structural diagram of an embodiment of a media building-integrated solar module using a double-sided solar cell electrode according to the present invention;
Figure 2 is a plan view of an embodiment of a media building integrated solar module using the double-sided solar cell electrode of Figure 1;
Figure 3 is a structural diagram of a double-sided solar cell applied to the present invention,
Figure 4 is a concept for controlling complementary colors of light emitting diodes for implementing video content.
이하 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 양면 솔라셀 전극을 이용한 미디어 건물 일체형 태양광 모듈을 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.Hereinafter, a media building-integrated solar module using double-sided solar cell electrodes according to a preferred embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the attached drawings.
이하에서 설명되는 본 발명에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 안 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념으로 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.The terms or words used in the present invention described below should not be construed as limited to their usual or dictionary meanings, and the inventor may appropriately define the concept of the term in order to explain his/her invention in the best way. It must be interpreted with meaning and concept consistent with the technical idea of the present invention based on the principle that it can be done.
따라서 본 명세서에 기재된 실시 예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 바람직한 실시 예에 불과할 뿐이고, 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원 시점에서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형 예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.Therefore, the embodiments described in this specification and the configurations shown in the drawings are only preferred embodiments of the present invention and do not represent the entire technical idea of the present invention, and therefore various equivalents and It should be understood that variations may exist.
도 1 및 도 2는 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 양면 솔라셀 전극을 이용한 미디어 건물 일체형 태양광(Media-BIPV) 모듈(100)의 실시 예 구조 및 평면도로서, 태양광을 전달받는 전방 강화 유리(10), 상기 전방 강화 유리(10)의 후방에 장착된 후방 강화 유리(20)를 구비한다. 여기서 후방 강화 유리(20)는 플라스틱(Plastic)으로 대체될 수 있다.1 and 2 are an example structure and plan view of a media building-integrated photovoltaic (Media-BIPV) module 100 using double-sided solar cell electrodes according to a preferred embodiment of the present invention, and includes a front tempered glass that receives sunlight. (10), and includes a rear tempered
상기 후방 강화 유리(20)의 상부 및 상기 전방 강화 유리(10)의 하부에는 각각 제1 및 제2 에틸렌초산비닐 공중합체(EVA)(31, 32)가 증착된다. 후방 강화 유리(20)의 상부에는 제1 EVA(31)가 증착되고, 전방 강화 유리(10)의 하부에는 제2 EVA(32)가 증착된다.First and second ethylene vinyl acetate copolymers (EVA) 31 and 32 are deposited on the upper part of the rear
여기서 EVA는 내충격성(특히 저온시), 내스트레스 크랙킹성이 우수하다.Here, EVA has excellent impact resistance (especially at low temperatures) and stress cracking resistance.
상기 제1 EVA(31) 위에는 상기 전방 강화 유리(10)를 통해 투과된 태양광 에너지를 전달받아 전기 에너지를 생성하며, 상부 전극 및 하부 전극인 제1 및 제2 버스 바(51 - 60, 201 - 210)를 포함하는 양면 태양 전지(bifacial solar cell)(41, 42)가 구비된다. 여기서 양면 태양전지는 태양광 모듈의 크기에 따라 그 개수가 달라질 수 있다.On the first EVA 31, solar energy transmitted through the front
상기 양면 태양전지(41, 42)는 전면에서 받은 태양광으로 발전을 하고, 후면에서 반사된 산란광을 받아 발전을 하는 솔라셀이다. 양면 솔라셀의 사용으로 양면 발전을 통해 발전량 증가를 도모할 수 있다.The double-sided
상기 양면 태양전지(41, 42)의 상부에는 상부 전극인 제1 버스 바(Bus Bar)(51 - 60)가 구비되고, 하부에는 하부 전극인 제2 버스 바(201 - 210)가 구비된다. 여기서 제1 및 제2 버스 바는 리본 전극(Ribbon Electrode)으로 대체될 수 있다.First bus bars 51 to 60, which are upper electrodes, are provided at the top of the double-sided
본 발명에서는 도 3에 도시한 바와 같이, 하나의 양면 솔라셀에 대하여 5개의 버스 바를 갖는 파이브 버스 바 구조의 양면 솔라셀을 이용하였다. 발전 영역이 양면이므로 실제 파이브 버스 바 구조의 양면 솔라셀은 상부 및 하부에 각각 5개의 버스가 구비된 것으로 이해하면 된다.In the present invention, as shown in FIG. 3, a double-sided solar cell with a five bus bar structure having five bus bars for one double-sided solar cell was used. Since the power generation area is double-sided, a double-sided solar cell with an actual five-bus bar structure can be understood as having five buses each on the top and bottom.
상기 제1 및 제2 버스 바(51 - 60, 201 - 201)의 상부에는 구동 전원을 공급하고 영상 콘텐츠 구동 신호를 발생하는 제1 및 제2 인쇄회로기판(PCB)(71 - 80, 211 - 220)이 탑재된다.On top of the first and second bus bars (51 - 60, 201 - 201), first and second printed circuit boards (PCBs) (71 - 80, 211 -) supply driving power and generate video content driving signals. 220) is installed.
아울러 상기 제1 및 제2 인쇄회로기판(71 - 80, 211 - 220)의 상부에는 발광을 통해 영상 콘텐츠를 표출하는 발광다이오드(81 - 90, 231 - 240)가 장착된다.In addition, light emitting diodes (81 - 90, 231 - 240) that display image content through light emission are mounted on the first and second printed circuit boards (71 - 80, 211 - 220).
도 1에는 제2 인쇄회로기판(211 - 220)이 양면 태양전지의 하부에 구비되는 형태를 도시한 것이고, 그 하부에 발광다이오드(231 - 240)가 구비되어 마치 제2 인쇄회로기판의 하부에 발광다이오드가 장착된 것으로 보이나, 이는 양면 태양전지의 상부 및 하부를 모두 보여주기 위한 도면에 불과하며, 실제 양면 태양전지를 뒤집어보면, 하부 전극의 상부에 인쇄회로기판이 장착되고, 그 인쇄회로기판의 상부에 발광다이오드가 장착되는 구조이다. Figure 1 shows a form in which a second printed circuit board (211 - 220) is provided at the lower part of a double-sided solar cell, and light emitting diodes (231 - 240) are provided at the lower part, as if they are located at the lower part of the second printed circuit board. Although it appears that a light-emitting diode is installed, this is only a drawing to show both the top and bottom of the double-sided solar cell. When the actual double-sided solar cell is turned over, a printed circuit board is mounted on the top of the lower electrode, and the printed circuit board is It is a structure in which a light emitting diode is mounted on the top of the.
여기서 하나의 양면 태양 전지(예를 들어, 42)는 일정 간격을 갖고 복수의 상부 전극인 버스 바(예를 들어, 5개)가 형성된다. 상기 버스 바의 상부에는 인쇄회로기판이 장착되며, 상기 인쇄회로기판의 상부에는 복수의 발광다이오드가 일정 간격을 갖고 복수 배열로 장착되는 구조이다.Here, one double-sided solar cell (eg, 42) is formed with a plurality of upper electrode bus bars (eg, 5) at regular intervals. A printed circuit board is mounted on the top of the bus bar, and a plurality of light emitting diodes are mounted in a plurality of arrays at regular intervals on the top of the printed circuit board.
상기 양면 태양전지(41, 42)의 사이에는 발전 효율을 저해하지 않으면서 영상 콘텐츠 구현을 위해, 제1 EVA(31)의 상부에 구동 전원을 공급하고 영상 콘텐츠 구동 신호를 발생하는 제3 인쇄회로기판(101 - 103)이 장착된다.Between the double-sided
또한, 제3 인쇄회로기판(101 - 103)의 상부 및 하부에는 발광을 통해 영상 콘텐츠를 표출하는 발광다이오드(111 - 113, 251 - 253)가 장착된다. 여기서 하나의 인쇄회로기판(예를 들어, 101)에는 상부에 복수의 발광다이오드(111a - 111e)가 일정 간격으로 장착되고, 하부에도 복수의 발광다이오드가 일정 간격으로 장착된다. 본 발명에서는 하나의 인쇄회로기판에 5개의 발광다이오드가 장착되는 것을 실시 예로 도시하였으나, 본 발명은 이것에 한정되는 것은 아니며 하나의 인쇄회로기판에는 태양광 모듈 또는 솔라셀의 크기에 따라 적절한 개수의 발광다이오드가 장착될 수 있다. 양면 태양전지(41, 42)의 사이에 구비된 인쇄회로기판에는 상부에 5개의 발광다이오드가 장착되고, 하부에도 5개의 발광다이오드가 장착된다.Additionally, light emitting diodes (111 - 113, 251 - 253) that display image content through light emission are mounted on the upper and lower portions of the third printed circuit boards (101 - 103). Here, a plurality of light emitting diodes (111a - 111e) are mounted on the top of one printed circuit board (for example, 101) at regular intervals, and a plurality of light emitting diodes are also mounted on the bottom at regular intervals. In the present invention, five light emitting diodes are shown as an example mounted on one printed circuit board, but the present invention is not limited to this and an appropriate number of light emitting diodes are installed on one printed circuit board depending on the size of the solar module or solar cell. A light emitting diode may be installed. The printed circuit board provided between the double-sided
여기서 인쇄회로기판은 끝단에 전원 공급 선이 연결되어 구동 전원을 받는 형태이다.Here, the printed circuit board receives driving power by connecting a power supply line to the end.
또한, 상기 전방 강화 유리(10)와 상기 후방 강화 유리(20) 사이에는, 상기 양면 태양 전지(41, 42)와 제1 내지 제3 인쇄회로기판(71 - 80, 101 - 103, 211 - 220) 및 발광다이오드(81 - 90, 231 - 240, 111 - 113)의 형상을 고정하면서 밀봉하는 충진층(120)이 형성된다.In addition, between the front tempered
즉, 발광다이오드를 장착한 후, 상기 후방 강화 유리(20)의 상부에 전방 강화 유리(10)를 덮고, 상기 후방 강화 유리(20)와 전방 강화 유리(10)의 사이에 충진재(예를 들어, Resin)를 충진하거나 라미네이션(Ramination)을 이용하여 충진층(70)을 형성한다.That is, after mounting the light emitting diode, the front tempered
이러한 충진층에 의해 전방 강화 유리(10)와 상부 강화 유리(20), 양면 태양 전지(41, 42) 및 제1 내지 제3 인쇄회로기판(71 - 80, 211 - 220, 101 - 103), 발광다이오드(71 - 80, 231 - 240, 111 -113)는 상호 접합하면서 고정된다.By this filling layer, the front tempered
이러한 과정을 통해 양면 솔라셀 전극을 이용한 미디어 건물 일체형 태양광 모듈(100)을 완성한다.Through this process, the media building-integrated solar module 100 using double-sided solar cell electrodes is completed.
여기서 양면 솔라셀 전극을 이용한 미디어 건물 일체형 태양광(Media-BIPV) 모듈(100)을 대면적으로 구현할 경우, 상기 양면 태양 전지는 구현 면적에 따라 일정 간격으로 복수로 배치되며, 상기 인쇄회로기판 및 발광다이오드 역시 그에 대응하게 복수로 배치된다.Here, when the media building-integrated photovoltaic (Media-BIPV) module 100 using double-sided solar cell electrodes is implemented in a large area, the double-sided solar cells are arranged in plural numbers at regular intervals according to the implementation area, and the printed circuit board and Light emitting diodes are also arranged in plural numbers correspondingly.
양면 태양전지의 상부 전극 및 하부 전극에 각각 구비되는 인쇄회로기판, 상기 인쇄회로기판의 상부에 각각 장착된 발광다이오드의 구성, 작용 및 효과는 동일하므로, 이하, 설명의 편의 및 명료화를 위해 상부 전극에 구비되는 인쇄회로기판(71 - 80)과 발광다이오드(81 - 90), 그리고 양면 태양전지(41, 42)의 사이에 구비된 인쇄회로기판(101 - 103), 발광다이오드(111 - 113, 251 - 253)에 대해서만 설명하기로 한다.Since the configuration, operation, and effect of the printed circuit board provided on the upper and lower electrodes of the double-sided solar cell, and the light emitting diode respectively mounted on the upper part of the printed circuit board are the same, hereinafter, for convenience and clarity of explanation, the upper electrode Printed circuit boards (71 - 80) and light emitting diodes (81 - 90) provided in, and printed circuit boards (101 - 103) and light emitting diodes (111 - 113) provided between the double-sided solar cells (41, 42). 251 - 253) will only be explained.
상기 전방 강화 유리(10)는 태양광의 투과율을 높일 수 있을 뿐 아니라 전방 강화 유리(10)를 거쳐 양면 태양 전지(41, 42)로 전달된 태양광이 양면 태양 전지(41, 42)에 반사되어 전방 강화 유리(10)를 통해 방출되지 않도록 철분 요소를 제거하고 사용하는 것이 바람직하다. 필요에 따라 상기 양면 태양 전지(41, 42)와 마주보는 전방 강화 유리(10)의 일측 면을 엠보싱 처리할 수도 있다.The front tempered
또한, 전방 강화 유리(10)는 전달되는 외부 충격(풍압, 우박, 적설 하중 등)이 양면 태양 전지(41, 42)에 미치지 않도록 외부 충격에도 견딜 수 있는 충분한 강도로 구현하는 것이 바람직하다. 아울러 파손 시 큰 조각으로 깨어지지 않는 안전유리로서, 단위 면적당 깨진 파편의 개수가 일정 수치 이상인 것이 바람직하다.In addition, the front tempered
아울러 상기 후방 강화 유리(20) 역시 상기 전방 강화 유리(10)와 동일한 조건으로 외부 충격에도 견딜 수 있는 충분한 강도이어야 하고, 단위 면적당 깨진 파편의 개수가 일정 수치 이상이어야 한다. 여기서 후방 강화 유리(20)는 후방 강화 유리 대신에 플라스틱(Plastic)으로 대체할 수 있다. 강화 유리 대신에 플라스틱을 이용하면 원가 절감이 가능하고, 취급이 용이하며, 무게도 경량화할 수 있는 다양한 장점이 있다.In addition, the rear tempered
상기 양면 태양 전지(solar cell)(41, 42)는 상기 전·후방 강화 유리(10)(20)와 각각 소정 간격(예를 들어, 2 - 8mm)을 두고, 전·후방 강화 유리(10)(20) 사이에 개재된다. 양면 태양 전지(41, 42)는 일반적으로 효율과 내구성 측면에서 결정질 태양 전지를 사용하는 것이 바람직하다. 결정질 태양 전지는 보통 실리콘 웨이퍼(Si wafer)를 이용하여 PN 접합시킨 일종의 광전기 반도체 소자를 사용한다.The double-sided solar cells (41, 42) are spaced apart from the front and rear tempered glass (10) (20) at a predetermined distance (for example, 2 - 8 mm), and the front and rear tempered glass (10) It is interposed between (20). It is generally preferable to use crystalline solar cells for the double-sided
광전기 반도체 소자를 제조하는 일반적인 과정은 다음과 같다.The general process for manufacturing optoelectric semiconductor devices is as follows.
실리카 파우더(Silica Powder)로부터 단결정 또는 다결정의 잉곳(ingot)을 생성한다. 다음으로, 상기 단결정 또는 다결정의 잉곳(ingot)을 슬라이스(slice) 하여 낱장의 실리콘 웨이퍼(silicon wafer)를 생성한다. 마지막으로, 상기 실리콘 웨이퍼에 PN 접합을 한 다음, 태양광의 반사율을 고려하여 저 반사 표면 처리 등을 거쳐 완성된 태양 전지를 얻는다.Create single crystal or polycrystalline ingots from silica powder. Next, the single crystal or polycrystalline ingot is sliced to produce a single silicon wafer. Finally, PN bonding is performed on the silicon wafer, and then a low-reflection surface treatment is performed considering the reflectance of sunlight to obtain a completed solar cell.
상기와 같은 공정을 통해 얻어진 양면 태양 전지(41, 42)는 반도체의 금지 대역폭보다 큰 에너지를 가진 태양광이 입사되게 되면 전자와 정공 쌍이 생성되고, 상기 전자와 정공 쌍은 PN 접합부에 형성된 전기장에 의해 전자는 N층으로 정공은 P층으로 모이게 되어 PN간에 기전력(광기전력: Photovoltage)이 발생하는 것을 이용하여 태양광 에너지를 전기 에너지로 변환한다.When sunlight with energy greater than the forbidden bandwidth of the semiconductor is incident on the double-sided
한편, 상기와 같은 솔라셀 전극을 이용한 미디어 건물 일체형 태양광 모듈에 컬러 및 영상 콘텐츠 표출을 위한 발광다이오드의 장착을 위해, 솔라셀에 형성된 제1 및 제2 버스 바(51 - 60, 201 - 210)의 상부 및 양면 태양전지(41, 42)의 사이의 제1 EVA(31)의 상부에는 제1 내지 제3 인쇄회로기판(71 - 80, 211 - 220, 101 - 103)을 장착한다. 그리고 제1 내지 제3 인쇄회로기판(71 - 80, 211 - 220, 101 - 103)의 상부에는 발전 효율을 저해하지 않는 적절한 위치에 발광다이오드를 일정 간격으로 복수 배치하여, 발광 및 색상을 통해 영상 콘텐츠를 표출한다.Meanwhile, in order to install light emitting diodes for displaying color and video content on a media building-integrated solar module using solar cell electrodes as described above, first and second bus bars (51 - 60, 201 - 210) formed on the solar cell ) and the top of the first EVA (31) between the double-sided solar cells (41, 42), the first to third printed circuit boards (71 - 80, 211 - 220, 101 - 103) are mounted. And, on the upper part of the first to third printed circuit boards (71 - 80, 211 - 220, 101 - 103), a plurality of light emitting diodes are arranged at regular intervals at appropriate positions that do not impede power generation efficiency, and images are displayed through light emission and color. Express content.
여기서 발광다이오드는 일정 간격으로 적절하게 복수 개수로 배치될 수 있다. 발광다이오드에 광학 필름을 적용하여 빛 산란을 통한 음영을 최소화하는 것이 바람직하다.Here, the light emitting diodes may be appropriately arranged in plural numbers at regular intervals. It is desirable to apply an optical film to the light emitting diode to minimize shading through light scattering.
이러한 발광다이오드는 도 4와 같은 보색 제어를 통해 영상 콘텐츠를 구현할 수 있다.These light emitting diodes can implement video content through complementary color control as shown in FIG. 4.
여기서 보색 제어란 컬러층이 Red인 경우, 발광다이오드를 Cyan으로 점등시켜 화이트를 구현하고, 컬러층이 Green의 경우, 발광다이오드를 Magenta로 점등시켜 화이트를 구현하며, 컬러층이 Blue의 경우, 발광다이오드를 Yellow로 점등시켜 화이트를 구현하는 방식의 제어를 의미한다.Here, complementary color control means that if the color layer is red, the light emitting diode is lit in cyan to realize white, if the color layer is green, the light emitting diode is lit in magenta to realize white, and if the color layer is blue, the light emitting diode is lit in magenta. This refers to a control method that produces white by lighting the diode in yellow.
이러한 보색 제어를 통해 태양광패널의 전체 컬러가 어느 색상으로 구현되어도, 영상 콘텐츠를 구현하는데 전혀 문제가 없게 된다.Through this complementary color control, no matter what color the overall color of the solar panel is implemented, there is no problem in implementing video content.
또한, 발광다이오드는 휘도를 제어하는 것도 가능하다. 휘도 제어를 통해 주간과 야간에 모두 콘텐츠의 표출이 가능하다.Additionally, light emitting diodes can also control brightness. Brightness control allows content to be displayed both during the day and at night.
한편, 전방 강화 유리(10)와 후방 강화 유리(20) 사이에는 라미네이션을 실시하여 공정을 마무리하거나, 충진재를 이용하여 충진층(60)을 형성할 수 있다. 여기서 충진재로는 EVA(Ethylene Vinyl Acetate) 시트, PVB(Poly Vinyl Butyral) 시트, 레진 등을 이용할 수 있다. EVA(Ethylene-Vinyl-acetate) 시트는 태양 전지와 발광다이오드의 전면/후면을 진공 가압 성형할 수 있는 고분자 화합물로 이루어진 시트로써, 상기 태양 전지와 발광다이오드의 전면/후면에 장착되어 상기 양면 태양 전지와 인쇄회로기판 및 발광다이오드를 밀봉시켜주는 역할을 한다.Meanwhile, the process can be completed by performing lamination between the front tempered
또한, 상기 EVA 시트는 상기 양면 태양 전지와 발광다이오드로 이루어진 결합체의 내부로 습기 또는 공기가 침투되는 것을 방지할 수 있다. 아울러 상기 양면 태양 전지와 발광다이오드의 결합체가 산화되는 것을 방지할 수 있을 뿐만 아니라 상기 양면 태양 전지와 발광다이오드로 전달되는 외부 충격을 완화할 수 있다. EVA 시트는 상기 양면 태양 전지와 인쇄회로기판 및 발광다이오드의 형상이 움직이지 않도록 고정해 주는 역할도 한다.In addition, the EVA sheet can prevent moisture or air from penetrating into the assembly composed of the double-sided solar cell and light-emitting diode. In addition, not only can the combination of the double-sided solar cell and the light-emitting diode be prevented from being oxidized, but it can also alleviate external shock transmitted to the double-sided solar cell and the light-emitting diode. The EVA sheet also serves to fix the shapes of the double-sided solar cell, printed circuit board, and light-emitting diode so that they do not move.
레진을 충진재로 이용할 경우, 별도의 접합 공정을 사용할 필요가 없으면서도 상온상압을 이용하여 양면 태양 전지와 인쇄회로기판 및 발광다이오드를 전방 강화 유리(10)와 후방 강화 유리(20) 사이에 간단하게 접합할 수 있게 된다.When using resin as a filler, there is no need to use a separate bonding process, and the double-sided solar cell, printed circuit board, and light-emitting diode can be easily placed between the front tempered
레진을 충진재로 사용할 경우, 기포가 발생하는 것을 최소화하거나 기포를 제거하면서 레진을 충진하는 것이 바람직하다.When using resin as a filler, it is desirable to fill the resin while minimizing or removing air bubbles.
이와 같이 본 발명은 양면 솔라셀의 상부 및 하부 전극(버스 바) 및 양면 솔라셀 간의 사이에 PCB 바를 위치시킨 후, 인쇄회로기판상에 발광다이오드를 일정간격으로 복수 배치함으로써, 기존 양면 솔라셀의 형상을 변경하지 않으면서도 미디어 구현을 위한 발광다이오드의 장착이 가능하여, 기존 양산라인을 그대로 활용하여 미디어 건물 일체형 태양광 모듈을 구현할 수 있다.In this way, the present invention positions the PCB bar between the upper and lower electrodes (bus bars) of the double-sided solar cell and the double-sided solar cell, and then arranges a plurality of light emitting diodes at regular intervals on the printed circuit board, thereby improving the efficiency of the existing double-sided solar cell. It is possible to install light-emitting diodes for media implementation without changing the shape, so it is possible to implement a solar module integrated into a media building by utilizing the existing mass production line.
이상 본 발명자에 의해서 이루어진 발명을 상기 실시 예에 따라 구체적으로 설명하였지만, 본 발명은 상기 실시 예에 한정되는 것은 아니고 그 요지를 이탈하지 않는 범위에서 여러 가지로 변경 가능한 것은 이 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명하다.Although the invention made by the present inventor has been described in detail according to the above embodiments, the present invention is not limited to the above embodiments, and various changes can be made without departing from the gist of the invention, as is known in the art. It is self-evident to those who have.
10: 전방 강화 유리
20: 후방 강화 유리
31, 32: 제1 및 제2 EVA
41, 42: 양면 태양 전지(bifacial solar cell)
51 - 60, 201 -210: 제1 및 제2 버스 바
71 - 80, 211 - 220, 101 - 103: 제1 내지 제3 인쇄회로기판(PCB)
81 - 90, 231 - 240, 111 - 113, 251 - 253: 발광다이오드(LED)
120: 충진층10: Front tempered glass
20: Rear tempered glass
31, 32: 1st and 2nd EVA
41, 42: bifacial solar cell
51 - 60, 201 -210: first and second bus bars
71 - 80, 211 - 220, 101 - 103: first to third printed circuit boards (PCB)
81 - 90, 231 - 240, 111 - 113, 251 - 253: Light emitting diode (LED)
120: Filling layer
Claims (6)
상기 전방 강화 유리의 후방에 장착된 후방 강화 유리;
상기 후방 강화 유리의 상부 및 상기 전방 강화 유리의 하부에 증착되는 제1 및 제2 에틸렌초산비닐 공중합체(EVA);
상기 제1 EVA상에 형성되며, 상기 전방 강화 유리를 통해 투과된 태양광 에너지를 전달받아 전기 에너지를 생성하며, 상부 전극 및 하부 전극인 제1 및 제2 버스 바를 포함하는 양면 태양 전지;
상기 제1 및 제2 버스 바의 상부에 탑재되어 구동 전원을 공급하고 영상 콘텐츠 구동 신호를 발생하는 제1 및 제2 인쇄회로기판;
상기 제1 및 제2 인쇄회로기판의 상부에 탑재되어 발광을 통해 영상 콘텐츠를 표출하는 발광다이오드;
상기 전방 강화 유리와 상기 후방 강화 유리 사이에 구비되어, 상기 양면 태양 전지와 제1 및 제2 인쇄회로기판 및 발광다이오드의 형상을 고정하면서 밀봉하는 충진층을 포함하는 것을 특징으로 하는 양면 솔라셀 전극을 이용한 미디어 건물 일체형 태양광 모듈.
Front tempered glass that transmits sunlight;
a rear tempered glass mounted behind the front tempered glass;
First and second ethylene vinyl acetate copolymers (EVA) deposited on the upper part of the rear tempered glass and the lower part of the front tempered glass;
a double-sided solar cell formed on the first EVA, generating electrical energy by receiving solar energy transmitted through the front tempered glass, and including first and second bus bars, which are upper and lower electrodes;
first and second printed circuit boards mounted on top of the first and second bus bars to supply driving power and generate video content driving signals;
Light emitting diodes mounted on top of the first and second printed circuit boards to display image content through light emission;
A double-sided solar cell electrode comprising a filling layer provided between the front tempered glass and the rear tempered glass to seal and fix the shape of the double-sided solar cell, the first and second printed circuit boards, and the light emitting diode. Media building integrated solar module using.
In claim 1, a media building-integrated solar module using double-sided solar cell electrodes, wherein the rear tempered glass can be replaced with plastic.
In claim 1, the double-sided solar cell is formed with first and second bus bars that are a plurality of upper electrodes and lower electrodes at regular intervals, and the first and second printed circuit boards and light emitting diodes are formed at regular intervals between the first and second bus bars. A media building-integrated solar module using double-sided solar cell electrodes, which is installed on each bus bar.
In claim 1, a media building-integrated solar module using double-sided solar cell electrodes, wherein a plurality of light emitting diodes are arranged at regular intervals on top of the first and second printed circuit boards.
In claim 1, the solar module in which a plurality of double-sided solar cells are installed includes a third printed circuit board that supplies driving power and generates an image content driving signal, and is mounted on an upper part of the third printed circuit board to produce images through light emission. A media building-integrated solar module using double-sided solar cell electrodes, characterized in that light-emitting diodes that display content are provided at regular intervals between the double-sided solar cells.
In claim 1, the filling layer is formed using lamination or filling with resin. A media building-integrated solar module using double-sided solar cell electrodes.
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| KR1020220123786A KR102660524B1 (en) | 2022-09-28 | 2022-09-28 | Media building integrated photo voltaic module using bifacial solar cell electrode |
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| KR1020220123786A KR102660524B1 (en) | 2022-09-28 | 2022-09-28 | Media building integrated photo voltaic module using bifacial solar cell electrode |
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Citations (5)
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2022
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Patent Citations (5)
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| Publication number | Publication date |
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