WO2011078630A2 - 태양광 발전장치 - Google Patents

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    • Y02E10/52—PV systems with concentrators

Definitions

  • Embodiments relate to a photovoltaic device.
  • the solar cell apparatus according to the embodiment has a wide transmission area and at the same time has an improved power generation efficiency.
  • the first transparent substrate 100 is transparent and has a plate shape.
  • the first transparent substrate 100 is an insulator.
  • the first transparent substrate 100 may be, for example, a glass substrate or a plastic substrate. More specifically, examples of the material used as the first transparent substrate 100 may include glass, tempered glass, or a transparent polymer. More specifically, examples of the material used as the first transparent substrate include poly methyl methacrylate (PMMA), acrylonitrile styrene (AS), polystyrene (PS), polycarbonate; PC), polyethersulfone (PES), polyamide (PA), polyesterimide (PEI), polymethylpentene (PMP), and the like.
  • PMMA poly methyl methacrylate
  • AS acrylonitrile styrene
  • PS polystyrene
  • PC polycarbonate
  • PES polyethersulfone
  • PA polyamide
  • PETI polyesterimide
  • PMP polymethylpentene
  • the energy bandgap of the buffer layer 340 may be about 2.0 eV to about 2.5 eV.
  • the buffer layer 340 may have a thickness of about 50 nm to about 150 nm.
  • the grid electrodes 370 are disposed on the window layer 360.
  • the grid electrodes 370 are connected to the window layer 360. Examples of the material used as the grid electrodes 370 may include silver (Ag) and the like.
  • the grid electrodes 370 assist the electron collection capability of the window layer 360.
  • connection members 400 may be disposed on side surfaces of the first transparent substrate 100. That is, the solar cells 300 may protrude from the side surfaces of the transparent substrate, and the connection members 400 may be connected to the protruding portions of the solar cells 300.
  • the sealing member 500 is transparent and is an insulator.
  • Examples of the material used for the sealing member 500 may include a transparent resin such as ethylene vinyl acetate (EVA).
  • examples of the material used as the sealing member 500 may include a thermoplastic resin, a thermosetting resin or a photocurable resin.
  • the sealing member 500 may have a higher refractive index than the first transparent substrate 100 and the second transparent substrate 200.
  • the sealing member 500 may have a refractive index corresponding to the first transparent substrate 100 and the second transparent substrate 200.
  • the photovoltaic device according to the embodiment can be used as windows and the like in a standing state.
  • the solar cell apparatus according to the embodiment since the solar cells 300 are perpendicular to or inclined with respect to the first transparent substrate 100 and the second transparent substrate 200, the solar cell apparatus according to the embodiment has a wide transmission area. That is, the solar cell apparatus according to the embodiment has a wider transmission area than when the solar cells 300 are horizontal to the transparent substrate.
  • the refractive index of the sealing member 500 when the refractive index of the sealing member 500 is larger than the refractive index of the first transparent substrate 100, the total reflection at the interface between the sealing member 500 and the first transparent substrate 100 is reduced. . In addition, when the refractive index of the sealing member 500 is greater than the refractive index of the second transparent substrate 200, the reflected light at the interface between the sealing member 500 and the second transparent substrate 200 The solar cells 300 may be incident to the solar cells 300 again.
  • the solar cell apparatus according to the embodiment may be used for the exterior walls and windows of buildings.
  • FIG. 8 is a sectional view showing a solar cell according to another embodiment.
  • 9 is a view illustrating a process in which solar cells according to another embodiment are connected to each other.
  • the solar cells and the connection member will be further described. The description of the foregoing embodiment may be essentially combined with the description of the present embodiment, except for the changed part.
  • the conductive substrate 620 is a conductor and is flexible. Examples of the material used as the conductive substrate 620 include copper, aluminum, or alloys thereof.
  • the conductive substrate 620 supports the light absorbing layer 630, the buffer layer 640, the high resistance buffer layer 650, the window layer 660, and the grid electrodes 670.
  • the conductive substrate 620 performs a back electrode function. That is, the conductive substrate 620 is connected to the light absorbing layer 630 and receives charges generated from the light absorbing layer 630.
  • the light absorbing layer 630, the buffer layer 640, the high resistance buffer layer 650, the window layer 660, and the grid electrodes 670 are sequentially stacked on the conductive substrate 620.
  • connection members are connected to the grid electrodes 670 and the conductive substrate 620, respectively.
  • the first connection member 401 is connected to the conductive substrate of the first solar cell 601 and simultaneously connected to the grid electrodes of the second solar cell 402.
  • the second connection member 402 is connected to the conductive substrate of the second solar cell 602 and to the grid electrodes of the third solar cell 603.
  • the solar cells 600 do not need to separately form a terminal unit. Accordingly, the solar cells 600 may be easily connected to each other.
  • the solar cell apparatus according to the present embodiment has a simple structure.
  • Photovoltaic device is used in the field of photovoltaic power generation.

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Abstract

태양광 발전장치가 개시된다. 태양광 발전장치는 서로 대향되는 제 1 투명기판 및 제 2 투명기판; 상기 제 1 투명기판 및 상기 제 2 투명기판 사이에 개재되며, 상기 제 1 투명기판에 대하여 수직하거나, 경사지는 다수 개의 태양전지들; 및 상기 태양전지들을 각각 서로 연결하는 다수 개의 접속부재들을 포함한다. 태양광 발전장치는 태양전지들을 투명기판에 경사지게 배치시켜서, 발전효율을 향상시킬 뿐만아니라, 투과 영역의 면적을 증가시킬 수 있다.

Description

태양광 발전장치
실시예는 태양광 발전장치에 관한 것이다.
광전 변환 효과를 이용하여 빛에너지를 전기 에너지로 변환하는 태양광 발전 모듈은 지구 환경의 보전에 기여하는 무공해 에너지를 얻는 수단으로 널리 사용되고 있다.
태양 전지의 광전 변환 효율이 개선됨에 따라, 태양광 발전 모듈을 구비한 많은 태양광 발전 시스템이 주거 용도 및 상업 건물의 외장재로까지 설치되기에 이르렀다.
실시예는 넓은 투과 영역 및 향상된 발전효율을 가지며, 건물의 외벽 및 창호 등에 사용될 수 있는 태양광 발전장치를 제공하고자 한다.
일 실시예에 따른 태양광 발전장치는 서로 대향되는 제 1 투명기판 및 제 2 투명기판; 상기 제 1 투명기판 및 상기 제 2 투명기판 사이에 개재되며, 상기 제 1 투명기판에 대하여 수직하거나, 경사지는 다수 개의 태양전지들; 및 상기 태양전지들을 각각 서로 연결하는 다수 개의 접속부재들을 포함한다.
일 실시예에 따른 태양광 발전장치는 제 1 투명 기판; 상기 제 1 투명 기판 상에 배치되고, 상기 제 1 투명 기판에 대하여 교차하는 다수 개의 태양전지들; 및 상기 제 1 투명 기판 상에 배치되고, 상기 태양전지들을 지지하는 지지부재를 포함한다.
일 실시예에 따른 태양광 발전장치는 제 1 투명기판; 상기 제 1 투명기판에 배치되고, 상기 제 1 투명기판과 교차하고, 입사되는 태양광을 전기에너지로 변환시키는 다수 개의 발전부들; 및 상기 제 1 투명기판에 대향하고, 상기 발전부들을 덮는 제 2 투명기판을 포함한다.
실시예에 따른 태양광 발전장치는 투명기판에 수직 또는 경사지는 태양전지를 포함한다. 이에 따라서, 실시예에 따른 태양광 발전장치는 넓은 투과 영역을 가진다.
또한, 실시예에 따른 태양광 발전장치가 창호로 사용되는 경우, 외부로부터 입사되는 태양광은 효율적으로 태양전지에 입사될 수 있다. 즉, 창호는 세워져서 사용되기 때문에, 태양전지에 대한 태양광의 입사각도가 향상될 수 있다.
예를 들어, 실시예에 따른 태양광 발전장치는 태양전지가 투명기판에 수평한 경우보다 태양전지에 대한 태양광의 입사각도를 향상시킬 수 있다.
따라서, 실시예에 따른 태양광 발전장치는 넓은 투과 영역을 가지면서, 동시에 향상된 발전 효율을 가진다.
또한, 실시예에 따른 태양광 발전장치는 건물의 외벽 및 창호 등에 사용될 수 있다.
도 1은 실시예에 따른 태양광 발전장치를 도시한 분해 사시도이다.
도 2는 실시예에 따른 태양광 발전장치를 도시한 단면도이다.
도 3은 다른 실시예에 따른 태양광 발전장치의 단면을 도시한 단면도이다.
도 4는 태양전지를 도시한 평면도이다.
도 5는 도 4에서 A-A`를 따라서 절단한 단면을 도시한 단면도이다.
도 6은 태양전지들이 서로 연결되는 과정을 도시한 도면이다.
도 7은 태양광이 태양전지에 입사되는 과정을 도시한 도면이다.
도 8은 또 다른 실시예에 따른 태양전지를 도시한 단면도이다.
도 9는 또 다른 실시예에 따른 태양전지들이 서로 연결되는 과정을 도시한 도면들이다.
실시 예의 설명에 있어서, 각 패널, 배선, 전지, 장치, 면 또는 패턴 등이 각 패턴, 배선, 전지, 면 또는 패턴 등의 "상(on)"에 또는 "아래(under)"에 형성되는 것으로 기재되는 경우에 있어, "상(on)"과 "아래(under)"는 "직접(directly)" 또는 "다른 구성요소를 개재하여 (indirectly)" 형성되는 것을 모두 포함한다. 또한 각 구성요소의 상 또는 아래에 대한 기준은 도면을 기준으로 설명한다. 도면에서의 각 구성요소들의 크기는 설명을 위하여 과장될 수 있으며, 실제로 적용되는 크기를 의미하는 것은 아니다.
도 1은 실시예에 따른 태양광 발전장치를 도시한 분해 사시도이다. 도 2는 실시예에 따른 태양광 발전장치를 도시한 단면도이다. 도 3은 다른 실시예에 따른 태양광 발전장치의 단면을 도시한 단면도이다. 도 4는 태양전지를 도시한 평면도이다. 도 5는 도 4에서 A-A`를 따라서 절단한 단면을 도시한 단면도이다. 도 6은 태양전지들이 서로 연결되는 과정을 도시한 도면이다. 도 7은 태양광이 태양전지에 입사되는 과정을 도시한 도면이다.
도 1 내지 도 7을 참조하면, 실시예에 따른 태양광 발전장치는 제 1 투명기판(100), 제 2 투명기판(200), 다수 개의 태양전지들(300), 다수 개의 접속부재들(400) 및 밀봉부재(500)를 포함한다.
상기 제 1 투명기판(100)은 투명하며, 플레이트 형상을 가진다. 상기 제 1 투명기판(100)은 절연체이다. 상기 제 1 투명기판(100)은 예를 들어, 유리기판 또는 플라스틱 기판일 수 있다. 더 자세하게, 상기 제 1 투명기판(100)으로 사용되는 물질의 예로서는 유리, 강화유리 또는 투명한 폴리머 등을 들 수 있다. 더 자세하게, 제 1 상기 투명기판으로 사용되는 물질의 예로서는 폴리메틸 메타아크릴레이트(poly methyl methacrylate;PMMA), 아크릴로니트릴스티렌(acrylonitrile styrene;AS), 폴리스티렌(polystyrene;PS), 폴리카보네이트(polycarbonate;PC), 폴리에테르술폰(polyethersulfone;PES), 폴리아미드(polyamide;PA), 폴리에스테르이미드(polyesterimide;PEI) 및 폴리메틸펜텐(polymethylpentene;PMP) 등을 들 수 있다.
상기 제 2 투명기판(200)은 상기 제 1 투명기판(100) 상에 배치된다. 상기 제 2 투명기판(200)은 상기 제 1 투명기판(100)에 이격되며, 상기 제 1 투명기판(100)에 대향한다.
상기 제 2 투명기판(200)은 투명하며, 플레이트 형상을 가진다. 상기 제 2 투명기판(200)은 절연체이다. 상기 제 2 투명기판(200)은 예를 들어, 유리기판 또는 플라스틱 기판일 수 있다. 더 자세하게, 상기 제 2 투명기판(200)으로 사용되는 물질의 예로서는 유리, 강화유리 또는 투명한 폴리머 등을 들 수 있다. 더 자세하게, 제 2 상기 투명기판으로 사용되는 물질의 예로서는 폴리메틸 메타아크릴레이트(poly methyl methacrylate;PMMA), 아크릴로니트릴스티렌(acrylonitrile styrene;AS), 폴리스티렌(polystyrene;PS), 폴리카보네이트(polycarbonate;PC), 폴리에테르술폰(polyethersulfone;PES), 폴리아미드(polyamide;PA), 폴리에스테르이미드(polyesterimide;PEI) 및 폴리메틸펜텐(polymethylpentene;PMP) 등을 들 수 있다.
상기 태양전지들(300)은 상기 제 1 투명기판(100) 상에 배치된다. 더 자세하게, 상기 태양전지들(300)은 상기 제 1 투명기판(100) 및 상기 제 2 투명기판(200) 사이에 개재된다. 상기 태양전지들(300)은 서로 대향되며, 서로 이격된다. 상기 태양전지들(300)은 서로 평행하게 배치될 수 있다. 상기 태양전지들(300)은 실질적으로 동일한 간격으로 서로 이격될 수 있다. 즉, 상기 태양전지들(300)은 서로 대응되는 간격으로 이격될 수 있다.
도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 태양전지들(300)은 상기 제 1 투명기판(100) 및 상기 제 2 투명기판(200)과 교차한다. 즉, 상기 태양전지들(300)은 상기 제 1 투명기판(100) 및 상기 제 2 투명기판(200)과 수직되거나, 또는, 상기 태양전지들(300)은 상기 제 1 투명기판(100) 및 상기 제 2 투명기판(200)과 경사질 수 있다.
예를 들어, 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 제 1 및 제 2 투명기판(100, 200)과 상기 태양전지들(300) 사이의 각도는 약 90°일 수 있다. 또한, 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 태양전지들(300)은 상기 제 1 및 제 2 투명기판(100, 200)에 대하여, 0°보다 크고 90°보다 작은 각도(θ)로 경사질 수 있다. 더 자세하게, 상기 제 1 및 제 2 투명기판(100, 200)과 상기 태양전지들(300) 사이의 각도(θ)는 약 45°내지 약 85°일 수 있다.
상기 태양전지들(300) 사이의 간격 및 상기 태양전지들(300)의 기울어진 정도(θ)가 적당히 조절되어, 상기 태양전지들(300)에 입사되는 광을 조절할 수 있다. 상기 태양전지들(300) 사이의 간격 및 상기 태양전지들(300)의 기울어진 각도(θ)가 조절되어, 실시예에 따른 태양광 발전장치의 광-전 변환 효율이 최대화될 수 있다.
상기 태양전지들(300)은 태양광을 입사받아, 전기에너지로 변환시킨다. 즉, 상기 태양전지들(300)은 태양광을 전기에너지로 발전하는 발전부들이다. 상기 태양전지들(300)은 예를 들어, CIGS계 태양전지, 실리콘 계열 태양전지, 염료감응 계열 태양전지, Ⅱ-Ⅵ족 화합물 반도체 태양전지 또는 Ⅲ-Ⅴ족 화합물 반도체 태양전지일 수 있다.
예를 들어, 상기 태양전지들(300)은 제 1 전극, 상기 제 1 전극 상에 배치되는 광-전 변환층 및 상기 광-전 변환층 상에 배치되는 제 2 전극을 포함할 수 있다. 여기서, 광-전 변환층은 태양광을 흡수하기 위한 광 흡수층이다.
도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이, 상기 태양전지(300)는 지지기판(310), 이면전극층(320), 광 흡수층(330), 버퍼층(340), 고저항 버퍼층(350), 윈도우층(360) 및 하나의 또는 다수 개의 그리드 전극들(370)을 포함할 수 있다.
상기 지지기판(310)은 절연체이며, 상기 이면전극층(320), 상기 광 흡수층(330), 상기 버퍼층(340), 상기 고저항 버퍼층(350), 상기 윈도우층(360) 및 상기 그리드 전극들(370)을 지지한다. 상기 지지기판(310)은 플렉서블 할 수 있다. 상기 지지기판(310)은 스테인레스 기판, 유리기판 또는 플라스틱 기판일 수 있다.
상기 이면전극층(320)은 상기 지지기판(310) 상에 배치된다. 상기 이면전극층(320)은 도전층이다. 상기 이면전극층(320)으로 사용되는 물질의 예로서는 몰리브덴 등을 들 수 있다. 상기 이면전극층(320)은 끝단에 형성되며, 외부에 노출되는 단자부(321)를 포함한다.
상기 광 흡수층(330)은 상기 이면전극층(320) 상에 배치된다. 상기 광 흡수층(330)은 Ⅰ-Ⅲ-Ⅵ족계 화합물을 포함한다. 예를 들어, 상기 광 흡수층(330)은 구리-인듐-갈륨-셀레나이드계(Cu(In,Ga)Se2;CIGS계) 결정 구조, 구리-인듐-셀레나이드계 또는 구리-갈륨-셀레나이드계 결정 구조를 가질 수 있다.
상기 광 흡수층(330)의 에너지 밴드갭(band gap)은 약 1eV 내지 1.8eV일 수 있다.
상기 버퍼층(340)은 상기 광 흡수층(330) 상에 배치된다. 상기 버퍼층(340)은 상기 광 흡수층(330) 상에 직접 형성된다. 즉, 상기 버퍼층(340)은 상기 광 흡수층(330)에 직접 접촉한다. 상기 버퍼층(340)으로 사용되는 물질의 예로서는 황화 카드뮴 등을 들 수 있다.
상기 버퍼층(340)의 에너지 밴드갭은 약 2.0eV 내지 약 2.5eV일 수 있다. 상기 버퍼층(340)의 두께는 약 50㎚ 내지 약 150㎚일 수 있다.
상기 고저항 버퍼층(350)은 상기 버퍼층(340) 상에 배치된다. 상기 고저항 버퍼층(350)은 불순물이 도핑되지 않은 징크 옥사이드(i-ZnO)를 포함한다. 상기 고저항 버퍼층(350)의 에너지 밴드갭은 약 3.1eV 내지 3.3eV일 수 있다.
상기 윈도우층(360)은 상기 고저항 버퍼층(350) 상에 배치된다. 상기 윈도우층(360)은 투명하며, 도전층이다.
상기 윈도우층(360)으로 사용되는 물질의 예로서는 알루미늄이 도핑된 징크 옥사이드(Al doped ZnO;AZO) 또는 인듐 틴 옥사이드(induim tin oxide;ITO) 등을 들 수 있다.
상기 광 흡수층(330), 상기 버퍼층(340), 상기 고저항 버퍼층(350) 및 상기 윈도우층(360)은 상기 단자부(321)를 노출시킨다. 즉, 상기 단자부(321)에는 상기 광 흡수층(330), 상기 버퍼층(340), 상기 고저항 버퍼층(350) 및 상기 윈도우층(360)이 배치되지 않는다.
상기 그리드 전극들(370)은 상기 윈도우층(360) 상에 배치된다. 상기 그리드 전극들(370)은 상기 윈도우층(360)에 접속된다. 상기 그리드 전극들(370)으로 사용되는 물질의 예로서는 은(Ag) 등을 들 수 있다. 상기 그리드 전극들(370)은 상기 윈도우층(360)의 전자 수집 능력을 보조한다.
예를 들어, 상기 태양전지들(300)은 일 방향으로 길게 연장되는 형상을 가지고, 상기 접속부재들(400)은 상기 태양전지들(300)의 끝 단에 연결된다. 결국, 상기 태양전지들(300)은 길게 연장되는 형상을 가지기 때문에, 높은 저항을 가진다. 즉, 상기 윈도우층(360)은 높은 비저항을 가질 뿐만 아니라, 길게 연장되는 형상을 가지기 때문에, 높은 저항을 가진다.
이에 따라서, 상기 광 흡수층(330)으로부터 생성되는 전자는 상기 윈도우층(360) 만을 따라서 상기 접속부재들(400)로 이동되기가 쉽지 않다. 이때, 상기 그리드 전극들(370)은 상기 윈도우층(360)에 접속되고, 상대적으로 낮은 저항을 가지기 때문에, 전자의 이동을 용이하게 한다. 즉, 상기 그리드 전극들(370)은 상기 태양전지들(300)의 전체적인 저항을 낮추고, 실시예에 따른 태양광 발전장치의 광-전 변환 효율을 향상시킬 수 있다.
상기 그리드 전극들(370)은 메인 그리드 전극(371) 및 다수 개의 서브 그리드 전극들(372)일 수 있다. 상기 메인 그리드 전극(371)은 상기 태양전지들(300)이 연장되는 방향을 따라서 길게 연장된다. 상기 서브 그리드 전극들(372)은 상기 메인 그리드 전극(371)들로부터, 상기 태양전지들(300)이 연장되는 방향에 대하여 교차하는 방향으로 연장된다.
상기 태양전지들(300)은 광이 입사되는 면이 상방을 향하도록 배치된다. 예를 들어, 상기 태양전지들(300)은 상기 윈도우층(360)이 상방을 향하도록 배치된다.
상기 접속부재들(400)은 상기 태양전지들(300)을 서로 연결시킨다. 상기 접속부재들(400)은 상기 태양전지들(300)을 직렬, 병렬 또는 직병렬로 연결시킬 수 있다. 상기 접속부재들(400)은 도전테이프 또는 도전 와이어 일 수 있다.
상기 접속부재들(400)은 상기 제 1 투명기판(100)의 측면 상에 배치될 수 있다. 즉, 상기 태양전지들(300)은 상기 투명기판의 측면으로부터 돌출되고, 상기 접속부재들(400)은 상기 태양전지들(300)의 돌출된 부분에 접속될 수 있다.
이와는 다르게, 상기 접속부재들(400)은 상기 제 1 투명기판(100) 및 상기 제 2 투명기판(200) 사이에 개재될 수 있다.
도 6에 도시된 바와 같이, 상기 접속부재들(400)은 상기 단자부(321) 및 상기 그리드 전극들(370)에 접속된다. 예를 들어, 제 1 접속부재(401)는 제 1 태양전지(301)의 단자부에 접속되고, 제 2 태양전지(302)의 그리드 전극들에 접속된다. 또한, 제 2 접속부재(402)는 제 2 태양전지(302)의 단자부 및 제 3 태양전지(303)의 그리드 전극들에 접속된다. 이와 같이, 상기 제 1 태양전지(301), 상기 제 2 태양전지(302) 및 상기 제 3 태양전지(303)는 상기 제 1 접속부재(401) 및 상기 제 2 접속부재(402)에 의해서 직렬로 연결될 수 있다.
상기 밀봉부재(500)는 상기 제 1 투명기판(100) 및 상기 제 2 투명기판(200) 사이에 개재된다. 상기 밀봉부재(500)는 상기 제 1 투명기판(100) 및 상기 제 2 투명기판(200) 사이에 채워지는 충진재이다. 또한, 상기 밀봉부재(500)는 상기 제 1 투명기판(100) 및 상기 제 2 투명기판(200)에 접착된다. 따라서, 상기 밀봉부재(500)는 상기 제 1 투명기판(100) 및 상기 제 2 투명기판(200)을 합착시키는 접착제이다.
또한, 상기 밀봉부재(500)는 상기 태양전지들(300)을 지지하는 지지부재이다. 즉, 상기 밀봉부재(500)에 의해서, 상기 태양전지들(300)은 상기 제 1 투명기판(100)에 소정의 각도로 교차하도록, 고정될 수 있다.
상기 밀봉부재(500)는 각각 상기 태양전지들(300)을 둘러싼다. 상기 밀봉부재(500)는 상기 태양전지들(300)을 밀봉한다. 즉, 상기 밀봉부재(500)는 상기 태양전지들(300)에 밀착된다. 상기 밀봉부재(500)는 상기 태양전지들(300)에 습기 등의 이물질이 침투하는 것을 방지한다.
또한, 상기 밀봉부재(500)는 상기 접속부재들(400)을 둘러쌀 수 있다. 즉, 상기 밀봉부재(500)는 상기 접속부재들(400)에 밀착될 수 있다. 상기 밀봉부재(500)는 상기 태양전지들(300) 및 상기 접속부재들(400)을 밀봉하여, 습기 등의 이물질에 의한 부식을 방지할 수 있다.
상기 밀봉부재(500)는 투명하며, 절연체이다. 상기 밀봉부재(500)로 사용되는 물질의 예로서는 에틸렌 비닐 아세테이트(ethylene vinyl acetate;EVA) 등과 같은 투명한 수지 등을 들 수 있다. 또한, 상기 밀봉부재(500)로 사용되는 물질의 예로서는 열 가소성 수지, 열 경화성 수지 또는 광 경화성 수지 등을 들 수 있다.
상기 밀봉부재(500)의 굴절율, 상기 제 1 투명기판(100)의 굴절율 및 상기 제 2 투명기판(200)의 굴절율은 최적의 광-전 변환 효율을 구현하도록 적절하게 조절될 수 있다. 즉, 상기 밀봉부재(500)는 실시예에 따른 태양광 발전장치의 광학적 특성을 향상시키기 위한 광학부재일 수 있다.
예를 들어, 상기 밀봉부재(500)는 상기 제 1 투명기판(100) 및 상기 제 2 투명기판(200)보다 높은 굴절률을 가질 수 있다. 이와는 다르게, 상기 밀봉부재(500)는 상기 제 1 투명기판(100) 및 상기 제 2 투명기판(200)에 대응하는 굴절률을 가질 수 있다.
또한, 실시예에 따른 태양광 발전장치는 상기 제 1 투명기판(100) 및 상기 제 2 투명기판(200)의 측면을 둘러싸는 프레임 및 상기 태양전지들(300)로부터 생성되는 전기에너지를 인접하는 태양광 발전장치 또는 축전장치에 전달하기 위한 정션 박스 등을 더 포함할 수 있다.
도 7에 도시된 바와 같이, 실시예에 따른 태양광 발전장치는 세워진 상태로 창호 등으로 사용될 수 있다.
이때, 상기 태양전지들(300)은 상기 제 1 투명기판(100) 및 제 2 투명기판(200)에 수직하거나, 경사지기 때문에, 실시예에 따른 태양광 발전장치는 넓은 투과 영역을 가진다. 즉, 상기 태양전지들(300)이 투명기판에 수평한 경우보다, 실시예에 따른 태양광 발전장치는 더 넓은 투과 영역을 가진다.
더 자세하게, 상기 태양전지들(300)이 상기 제 1 및 제 2 투명기판(100, 200)에 수직인 경우, 상기 태양전지들(300)의 측면에 대응하는 부분을 제외하고, 나머지 부분이 투과 영역이 될 수 있다.
또한, 실시예에 따른 태양광 발전장치가 창호로 사용되는 경우, 외부로부터 입사되는 태양광은 효율적으로 상기 태양전지들(300)에 입사될 수 있다. 즉, 실시예에 따른 태양광 발전장치가 창호로 사용되는 경우, 상기 제 1 투명기판(100) 및 상기 제 2 투명기판(200)은 일반적으로 지표면에 대하여 수직한 방향으로 세워진다. 이때, 상기 태양전지들(300)은 상기 제 1 및 제 2 투명기판(100, 200)에 교차하므로, 상기 태양전지들(300)은 최적의 태양광의 입사각도를 가지도록 배치될 수 있다.
도 7에 도시된 바와 같이, 실시예에 따른 태양광 발전장치는 상기 태양전지들(300)이 상기 제 1 및 제 2 투명기판(100, 200)에 수평한 경우보다, 상기 태양전지들(300)에 대한 태양광의 입사각도를 적절하게 조절할 수 있다.
특히, 상기 밀봉부재(500)의 굴절률이 상기 제 1 투명기판(100)의 굴절률보다 더 큰 경우, 상기 밀봉부재(500) 및 상기 제 1 투명기판(100) 사이의 계면에서의 전반사가 감소된다. 또한, 상기 밀봉부재(500)의 굴절률이 상기 제 2 투명기판(200)의 굴절률보다 더 큰 경우, 상기 밀봉부재(500) 및 상기 제 2 투명기판(200) 사이의 계면에서의 반사되는 광이 다시 상기 태양전지들(300)로 입사될 수 있다.
따라서, 실시예에 따른 태양광 발전장치는 넓은 투과 영역을 가지면서, 동시에 향상된 발전 효율을 가진다.
또한, 실시예에 따른 태양광 발전장치는 건물의 외벽 및 창호 등에 사용될 수 있다.
도 8은 또 다른 실시예에 따른 태양전지를 도시한 단면도이다. 도 9는 또 다른 실시예에 따른 태양전지들이 서로 연결되는 과정을 도시한 도면들이다. 본 실시예에서는 앞서 설명한 실시예를 참조하고, 태양전지들 및 접속부재에 대해서 추가적으로 설명한다. 앞선 실시예에 대한 설명은 변경된 부분을 제외하고, 본 실시예에 대한 설명에 본질적으로 결합될 수 있다.
도 8을 참조하면, 태양전지들(600)은 도전기판(620), 광 흡수층(630), 버퍼층(640), 고저항 버퍼층(650), 윈도우층(660) 및 그리드 전극들(670)을 포함한다.
상기 도전기판(620)은 도전체이며, 플렉서블하다. 상기 도전기판(620)으로 사용되는 물질의 예로서는 구리, 알루미늄 또는 이들의 합금 등을 들 수 있다. 상기 도전기판(620)은 상기 광 흡수층(630), 상기 버퍼층(640), 상기 고저항 버퍼층(650), 상기 윈도우층(660) 및 상기 그리드 전극들(670)을 지지한다.
상기 도전기판(620)은 이면전극 기능을 수행한다. 즉, 상기 도전기판(620)은 상기 광 흡수층(630)에 접속되어, 상기 광 흡수층(630)으로부터 발생되는 전하를 받는다.
상기 광 흡수층(630), 상기 버퍼층(640), 상기 고저항 버퍼층(650), 상기 윈도우층(660) 및 상기 그리드 전극들(670)은 상기 도전기판(620) 상에 차례로 적층된다.
도 9를 참조하면, 상기 접속부재들은 각각 상기 그리드 전극들(670) 및 상기 도전기판(620)에 연결된다. 예를 들어, 제 1 접속부재(401)는 제 1 태양전지(601)의 도전기판에 접속되고, 동시에, 제 2 태양전지(402)의 그리드 전극들에 연결된다. 또한, 제 2 접속부재(402)는 상기 제 2 태양전지(602)의 도전기판에 연결되고, 제 3 태양전지(603)의 그리드 전극들에 연결된다.
상기 도전기판(620)은 이면전극 기능을 수행함과 동시에, 지지기판 기능도 수행한다. 따라서, 상기 태양전지들(600)은 지지기판을 따로 포함하지 않기 때문에, 매우 얇은 두께를 가진다.
따라서, 본 실시예에 따른 태양광 발전장치는 더 넓은 투과 영역을 가진다.
또한, 상기 태양전지들(600)은 단자부를 따로 형성할 필요가 없다. 이에 따라서, 상기 태양전지들(600)은 서로 용이하게 연결될 수 있다.
따라서, 본 실시예에 따른 태양광 발전장치는 간단한 구조를 가진다.
또한, 이상에서 실시예들에 설명된 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 의해 다른 실시예들에 대해서도 조합 또는 변형되어 실시 가능하다. 따라서 이러한 조합과 변형에 관계된 내용들은 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
이상에서 실시예를 중심으로 설명하였으나 이는 단지 예시일 뿐 본 발명을 한정하는 것이 아니며, 본 발명이 속하는 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 본 실시예의 본질적인 특성을 벗어나지 않는 범위에서 이상에 예시되지 않은 여러 가지의 변형과 응용이 가능함을 알 수 있을 것이다. 예를 들어, 실시예에 구체적으로 나타난 각 구성 요소는 변형하여 실시할 수 있는 것이다. 그리고 이러한 변형과 응용에 관계된 차이점들은 첨부된 청구 범위에서 규정하는 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
실시예에 따른 태양광 발전장치는 태양광 발전 분야에 이용된다.

Claims (20)

  1. 서로 대향되는 제 1 투명기판 및 제 2 투명기판;
    상기 제 1 투명기판 및 상기 제 2 투명기판 사이에 개재되며, 상기 제 1 투명기판에 대하여 수직하거나, 경사지는 다수 개의 태양전지들; 및
    상기 태양전지들을 각각 서로 연결하는 다수 개의 접속부재들을 포함하는 태양광 발전장치.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 제 1 투명기판 및 상기 제 2 투명기판 사이에 개재되며, 상기 태양전지들을 둘러싸는 밀봉부재를 포함하는 태양광 발전장치.
  3. 제 2 항에 있어서, 상기 밀봉부재는 상기 제 1 투명기판 및 상기 제 2 투명기판보다 더 높은 굴절률을 가지는 태양광 발전장치.
  4. 제 2 항에 있어서, 상기 밀봉부재는 상기 태양전지들 사이에 개재되며, 상기 태양전지들에 밀착되는 태양광 발전장치.
  5. 제 2 항에 있어서, 상기 밀봉부재는 광 경화성 수지 또는 열 경화성 수지를 포함하는 태양광 발전장치.
  6. 제 1 항에 있어서, 상기 태양전지들은
    지지기판;
    상기 지지기판 상에 배치되는 이면전극층;
    상기 이면전극층 상에 배치되는 광 흡수층;
    상기 광 흡수층 상에 배치되는 윈도우층; 및
    상기 윈도우층 상에 배치되는 다수 개의 그리드 전극들을 포함하는 태양광 발전장치.
  7. 제 6 항에 있어서, 상기 광 흡수층은 상기 이면전극층의 일부를 노출하는 태양광 발전장치.
  8. 제 1 항에 있어서, 상기 태양전지들은 서로 직렬로 연결되는 태양광 발전장치.
  9. 제 1 항에 있어서, 태양전지들은
    도전 기판;
    상기 도전 기판 상에 배치되는 광 흡수층;
    상기 광 흡수층 상에 배치되는 윈도우층; 및
    상기 윈도우층 상에 배치되는 그리드 전극들을 포함하며,
    상기 접속부재는 상기 도전 기판 또는 상기 그리드 전극들에 연결되는 태양광 발전장치.
  10. 제 1 항에 있어서, 상기 태양전지들은 플렉서블한 태양광 발전장치.
  11. 제 1 항에 있어서, 상기 태양전지들은 일 방향으로 연장되는 형상을 가지며, 상기 일 방향으로 연장되는 그리드 전극을 포함하는 태양광 발전장치.
  12. 제 1 투명 기판;
    상기 제 1 투명 기판 상에 배치되고, 상기 제 1 투명 기판에 대하여 교차하는 다수 개의 태양전지들; 및
    상기 제 1 투명 기판 상에 배치되고, 상기 태양전지들을 지지하는 지지부재를 포함하는 태양광 발전장치.
  13. 제 12 항에 있어서, 상기 지지부재는 투명하고, 상기 태양전지들 및 상기 제 1 투명기판에 부착되는 태양광 발전장치.
  14. 제 12 항에 있어서, 상기 태양전지들 및 상기 지지부재를 덮는 제 2 투명기판을 포함하고,
    상기 지지부재는 상기 제 1 투명기판 및 상기 제 2 투명기판에 밀착되는 태양광 발전장치.
  15. 제 12 항에 있어서, 상기 태양전지들을 직렬 또는 병렬로 연결시키는 접속부재를 포함하는 태양광 발전장치.
  16. 제 1 투명기판;
    상기 제 1 투명기판에 배치되고, 상기 제 1 투명기판과 교차하고, 입사되는 태양광을 전기에너지로 변환시키는 다수 개의 발전부들; 및
    상기 제 1 투명기판에 대향하고, 상기 발전부들을 덮는 제 2 투명기판을 포함하는 태양광 발전장치.
  17. 제 16 항에 있어서, 상기 발전부들은
    제 1 전극;
    상기 제 1 전극 상에 배치되는 광 흡수층; 및
    상기 광 흡수층 상에 배치되는 제 2 전극을 포함하는 태양광 발전장치.
  18. 제 17 항에 있어서, 상기 발전부들을 서로 연결시키는 접속부재를 포함하고,
    상기 접속부재는 상기 제 1 전극 또는 상기 제 2 전극에 접속되는 태양광 발전장치.
  19. 제 16 항에 있어서, 상기 발전부들 및 상기 제 1 투명기판 사이의 각도는 약 45° 내지 약 85°인 태양광 발전장치.
  20. 제 16 항에 있어서, 상기 발전부들 및 상기 제 1 투명기판 사이의 각도는 약 90°인 태양광 발전장치.
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