WO2015102368A1 - 유연소자 및 이를 이용하여 체결된 태양전지 - Google Patents

유연소자 및 이를 이용하여 체결된 태양전지 Download PDF

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WO2015102368A1
WO2015102368A1 PCT/KR2014/013037 KR2014013037W WO2015102368A1 WO 2015102368 A1 WO2015102368 A1 WO 2015102368A1 KR 2014013037 W KR2014013037 W KR 2014013037W WO 2015102368 A1 WO2015102368 A1 WO 2015102368A1
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electrode
fastening portion
fastening
flexible element
layer
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PCT/KR2014/013037
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최윤영
김은욱
김광수
구자람
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코오롱인더스트리 주식회사
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    • H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
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    • H10K77/10—Substrates, e.g. flexible substrates
    • H10K77/111—Flexible substrates
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
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    • Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy
    • Y02E10/549—Organic PV cells
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
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    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P70/00—Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
    • Y02P70/50—Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product

Definitions

  • each device in order to connect the solar cell to the power source or auxiliary battery of the application, each device must be connected with the appropriate voltage and current.
  • the solar cell module composed of the stripe pattern is determined according to the semiconductor material. A method of adjusting the voltage or current by connecting in parallel was used.
  • the target voltage and the current are set, and the number of stripes is set accordingly.
  • the substrate material, the slot die shim, and the like are prepared according to a predesigned value. That is, the hassle of having to manufacture the substrate material and the slot die seam, etc. for each of the various voltage and current requirements.
  • the first aspect of the present invention is to provide a flexible device capable of implementing various voltages and currents in a simple manner without the need to separately manufacture the substrate material and the slot die shim when the required voltage and current are changed.
  • the flexible device includes a first electrode layer 30 and a second electrode layer 40 having an electrical polarity opposite to that of the first electrode layer. ) Includes a first electrode fastening portion 70, and the second electrode layer 40 has a second electrode fastening portion 80, and the first electrode fastening portion 70 is provided in one flexible element. Is electrically connected to the second electrode fastening portion 80 provided in the other flexible device can be structurally fastened.
  • the flexible device according to the present invention for achieving the first point of view also includes a first electrode layer 30 and a second electrode layer 40 having an electrode opposite to the first electrode layer.
  • 30 has a first electrode fastening portion 70
  • the second electrode layer 30 has a second electrode fastening portion 80
  • the first electrode fastening portion 70 provided in one flexible element Is electrically fastened to the first electrode fastening portion 70 provided in the other flexible element
  • the first electrode fastening portion 70 provided in the one flexible element is the first electrode fastening portion provided in the other flexible element
  • the second electrode fastening portion 80 provided in the one flexible device may be electrically coupled with the second electrode fastening portion 80 provided in the other flexible device. have.
  • the first electrode fastening part is located at a distance from the first electrode first fastening part 71 and the first electrode first fastening part. And a fastening part 72, wherein the second electrode fastening part includes a second electrode first fastening part 81 and a second electrode second fastening part 82 positioned away from the second electrode first fastening part.
  • the first electrode first fastening portion, the first electrode second fastening portion, the second electrode first fastening portion, and the second electrode second fastening portion may be formed to be positioned at the vertices of the quadrangle, respectively.
  • the first electrode first fastening portion and the first electrode second fastening portions are respectively located at both ends of the first electrode layer, the second electrode first fastening The second and second electrodes may be positioned at both ends of the second electrode layer, respectively.
  • the flexible device may be a solar cell module, in which case the first electrode first fastening portion, the first electrode second fastening portion, the second electrode first
  • the first fastening part or the second electrode second fastening part may be formed on a light receiving surface on which light is received by the solar cell module, a rear surface of the light receiving surface, or a penetrating part of the solar cell module.
  • the fastening is made by a snap button
  • the first electrode fastening portion or the second electrode fastening portion is a snap arm button or a protrusion number of the snap portion formed with a groove, respectively It can be a button.
  • the first electrode first fastening portion and the second electrode second fastening portion are located on a diagonal, the first electrode second fastening portion and the second
  • the first electrode fastening part is disposed on a diagonal line
  • the first electrode first fastening part and the first electrode second fastening part are formed by a snap arm button having a groove part
  • the second electrode first fastening part and the second electrode are formed by a snap arm button having a groove part
  • the second fastening portion may be formed of a snap means weight having a protrusion.
  • the first electrode first fastening portion and the second electrode second fastening portion are located on a diagonal, the first electrode second fastening portion and the second
  • the first electrode fastening part is disposed on a diagonal line, and the first electrode first fastening part and the first electrode second fastening part are formed of a snap means weight having a protrusion, and the second electrode first fastening part and the second electrode are fastened.
  • the electrode second fastening portion may be formed of a snap arm button having a groove portion.
  • the first electrode first fastening portion and the second electrode second fastening portion are located on a diagonal, the first electrode second fastening portion and the second
  • the first electrode fastening part is disposed on a diagonal line
  • the first electrode first fastening part and the second electrode first fastening part are formed by a snap arm button having a groove part
  • the first electrode second fastening part and the second electrode are formed by a snap arm button having a groove part
  • the second fastening portion may be formed of a snap means weight having a protrusion.
  • the series protrusion may be provided in any one of the first electrode layer or the second electrode layer.
  • the series projection portion between the first electrode first fastening portion and the first electrode second fastening portion or between the second electrode first fastening portion and the second electrode It may be provided between the second fastening portion.
  • the solar cell according to the present invention for achieving the second aspect may be connected in series or in parallel by using a flexible device according to the various embodiments.
  • the solar cell may be connected in series and in parallel by using a flexible device according to the various embodiments.
  • FIG. 11 to 14 are plan views illustrating various embodiments of a solar cell module that can be configured using snap buttons (in each figure, "female” means snap female buttons of snap buttons and “number” of snap buttons). Snap means weight).
  • FIG 1 and 2 are perspective views schematically showing the structure of an organic solar cell module.
  • the organic solar cell module 100 includes a transparent layer 10 in which sunlight is received and a battery layer 20 in which sunlight received through the transparent layer 10 is converted into electrical energy.
  • the transparent layer 10 may be manufactured using a variety of materials, for example, may be manufactured using poly propylene terephthalate (PET) which is an electrical insulator.
  • PET poly propylene terephthalate
  • the transparent layer 10 also serves as a substrate in which photoactive layers 50 and 60 converting light energy into electrical energy and electrode layers for transferring the changed electrical energy to the outside are formed.
  • FIG. 2 illustrates a stripe pattern observed in a general solar cell module.
  • a plurality of stripes are formed in one solar cell module, and each stripe portion has a function of an independent cell converting solar energy into electrical energy.
  • one module is provided with two electrode layers 30 and 40 ends having different electrical polarities at both ends thereof, and these electrode layers are electrically flowed to the outside through separate terminals (not shown). It serves to deliver.
  • one second electrode layer has a structure electrically connected to a neighboring first electrode layer, and thus, a plurality of cells formed in one module are electrically connected in series.
  • a donor and an acceptor are mixed to form a p-n junction, and the p layer and the n layer are not clearly distinguished.
  • light energy is converted into electrical energy through the following process. That is, in the photoactive layer, the p-junction layer and the n-junction layer are bonded to each other to form a p-n junction structure (p-n junction). Meanwhile, a plurality of anions and electron carriers exist in the p-junction layer, and a plurality of cation and hole carriers exist in the n-junction layer.
  • the anion in the p-junction layer and the cation in the n-junction layer move to the interface of the p-n junction by the p-n junction.
  • the photoactive layer has an insulator characteristic because there are almost no free electrons, but when light energy is absorbed from the outside, the free energy of electrons bound to the nucleus of an atom increases, thereby causing electrons to be activated. The electrons thus activated are free electrons. This phenomenon is called photoelectric effect. Therefore, when light energy is transferred from the outside to the photoactive layer, free electrons are generated, and the free electrons thus generated are collected toward the n-junction layer through the boundary of the p-n junction. As such, when the conducting wires are connected to the p-junction layer and the n-junction layer in the state where electrons are collected, electricity flows.
  • the polarities of the first electrode layer and the second electrode layer provided at both ends of one solar cell module are determined according to the directions of the p-junction layer and the n-junction layer present in the photoactive layer.
  • the first electrode layer 30 is mainly composed of indium tin oxide (ITO) to form a cathode layer
  • the second electrode layer 40 is mainly composed of silver (Ag) to form an anode ( Anode layer is formed.
  • the electrodes (+,-) shown in FIG. 4 represent the electrode layers of the organic solar cell made of ITO and Ag.
  • the fastening structure of the solar cell module according to the present invention is not necessarily limited to the polarity of such an electrode.
  • FIG. 5 and 6 illustrate a series, parallel or series parallel connection structure of the solar cell module.
  • the connection as shown in FIG. 5 is possible using the module having the polarity shown in FIG. 4.
  • (A) of FIG. 5 shows a state in which two modules are connected in series
  • (b) shows a state in which two modules are connected in parallel.
  • the voltage can be increased
  • parallel connection the current can be increased.
  • FIG. 6 illustrates a concept of electrically connecting and structurally fastening each other using a plurality of flexible devices (solar cell modules) according to the present invention. That is, referring to FIG. 6A, one module generally has a rectangular shape, and each module includes fastening portions 71, 72, 81, and 82 at each corner. Referring to (b) and (c) of FIG. 6, it can be seen that two modules are connected to each other in series (b) and in parallel (c). That is, FIG. 6 shows that the fastening parts are coupled to each other and connected through the male and female fastening part 110. Such fastening may be performed by various fastening means having a male and female shape.
  • the flexible device includes a first electrode layer 30 and a second electrode layer 40 having an electrical polarity opposite to that of the first electrode layer.
  • the first electrode layer 30 may include a first electrode fastening portion ( 70, wherein the second electrode layer 40 includes a second electrode fastening portion 80, and the first electrode fastening portion 70 included in one flexible element is provided in another flexible element. It may be configured in a form that is electrically coupled with the two-electrode fastening portion 80 (serial connection).
  • serial connection provides an advantage in that a solar cell having a voltage of a desired size can be constructed using a plurality of flexible elements.
  • the flexible device according to the present invention includes a first electrode layer 30 and a second electrode layer 40 having an electrode opposite to the first electrode layer, wherein the first electrode layer 30 is the first electrode fastening portion. 70, the second electrode layer 30 includes a second electrode fastening part 80, and the first electrode fastening part 70 provided in one flexible device is provided in another flexible device.
  • the first electrode fastening part 70 electrically connected to the first electrode fastening part 70 and provided in the one flexible device has the same polarity as the first electrode fastening part 70 provided in the other flexible device.
  • the second electrode fastening part 80 provided in the one flexible device may be configured to be electrically coupled to the second electrode fastening part 80 provided in the other flexible device (parallel connection). .
  • Such parallel connection provides an advantage of constructing a solar cell having a current of a desired size using a plurality of flexible elements.
  • the two fastening portions 82 may be formed to be positioned at the vertices of the quadrangle, respectively.
  • first electrode first fastening portion 71 and the first electrode second fastening portion 72 are respectively located at both ends of the first electrode layer 30, the second electrode first fastening portion 81 And the second electrode second fastening part 82 may be positioned at both ends of the second electrode layer 40, respectively. That is, even when the shape of the flexible element is not rectangular, by forming the respective fastening portions 71, 72, 81, 82 to the end of each electrode layer, a number of flexible elements can be fastened to have a structural stability have.
  • first electrode first fastening portion 71, the first electrode second fastening portion 72, the second electrode first fastening portion 81, and the second electrode second fastening portion 82 are respectively rectangular. It may be formed so as to be located at each vertex of. That is, a solar cell module, which is generally a flexible device, is manufactured to have a rectangular shape including a rectangle. In particular, when the module is made into a rectangle, not only a series connection and a parallel connection but also a parallel connection using one module There is an advantage that can be formed freely.
  • first electrode first fastening portion 71, the first electrode second fastening portion 72, the second electrode first fastening portion 81, and the second electrode second fastening portion 82 are respectively It may be implemented to be located near the vertex of the battery module. That is, the flexible device according to the present invention is not necessarily applied only to a flexible device having a rectangular shape, and in some cases, may also be applied to various types of flexible devices, and in this case, the fastening portion (near the vertices of the polygon) 71, 72, 81, and 82 have the advantage of forming a structurally stable series, parallel and series-parallel connection structure.
  • a snap button snap button
  • the snap means button having a protrusion and the snap arm button having a groove are coupled to each other, and the diameter of the middle portion of the protrusion is greater than that of the distal end. It is largely formed to form a jar shape as a whole, and the latching jaw having elasticity is formed in the groove portion.
  • the fastening means in the fastening structure of the solar cell module according to an embodiment of the present invention may be made by a snap button, wherein the first electrode fastening portion or the second electrode fastening portion are each formed with a snap arm button or protrusion formed with grooves. It may be composed of a snap means weight.
  • the fastening is made by a snap button, and the first electrode first fastening part, the first electrode second fastening part, the second electrode first fastening part, or the first
  • the second electrode second fastening portion may be a snap arm button having a groove portion or a snap means weight having a protrusion portion, respectively.
  • the first electrode first fastening part 71 and the second electrode second fastening part 82 are positioned on a diagonal line, and the first electrode second fastening part is disposed on a diagonal line.
  • 72 and the second electrode first fastening portion 81 are disposed on a diagonal line, and the first electrode first fastening portion 71 and the first electrode second fastening portion 72 are snaps having protrusions formed thereon.
  • the second electrode first fastening portion 81 and the second electrode second fastening portion 82 may be formed of a snap arm button having a groove portion. The configuration for forming the configuration of the snap button formed in each fastening portion in this manner can also be applied to the case of obtaining various voltages using one kind of module.
  • the first electrode first fastening part 71 and the second electrode second fastening part 82 are positioned on a diagonal line, and the first electrode second fastening part is disposed on a diagonal line.
  • 72 and the second electrode first fastening portion 81 are disposed on a diagonal line, and the first electrode first fastening portion 71 and the second electrode second fastening portion 82 are formed with a groove.
  • the second electrode first fastening portion 81 and the first electrode second fastening portion 72 may be made of a snap means weight formed protrusion.
  • the first electrode second fastening portion 72 and the second electrode first fastening portion 81 are located on a diagonal, the first electrode first fastening portion 71 and the The second electrode second fastening portion 82 is formed of a snap means weight having a protruding portion, and the second electrode first fastening portion 81 and the first electrode second fastening portion 72 are snap female buttons having a groove portion. It may be made of.
  • the solar cell module which is a flexible device according to the present invention, may further include a series protrusion or a parallel protrusion.
  • the first electrode layer 30 or the second electrode layer 40 protrudes from the first electrode layer 30 or the second electrode layer 40 in an electrically connected state.
  • the formed serial protrusions 90 or parallel protrusions 91 may be provided, and the serial protrusions 90 or parallel protrusions 91 may be provided with serial protrusions or parallel protrusions, respectively.
  • the electrode layers formed on the flexible elements fastened next to each other do not overlap each other and only the protrusions overlap.
  • the parallel protrusions 91 may be provided at both ends of the first electrode layer 30 and the second electrode layer 40.
  • Figures 11 to 14 show various embodiments of the flexible element that can be configured using a snap button in a plan view (in each angle “arm” means a snap arm button of the snap button, "number” is Snap button means snap button).
  • first electrode fastening portion 71 first electrode first fastening portion

Abstract

본 발명에 따른 유연소자는 태양전지 모듈일 수 있으며, 제1전극체결부가 구비된 제1전극층 및 제1전극층과 상반된 전기적 극성을 띄며 제2전극체결부가 구비된 제2전극층을 포함하는 유연소자를 이용하여 하나의 유연소자에 구비된 상기 제1전극체결부를 다른 유연소자에 구비된 제2전극체결부와 전기적으로 체결하거나, 하나의 유연소자에 구비된 상기 제1전극체결부를 다른 유연소자에 구비된 제1전극체결부에 전기적으로 체결하고 상기 하나의 유연소자에 구비된 제2전극체결부를 다른 유연소자에 구비된 제2전극체결부와 전기적으로 체결함으로써, 태양전지 등이 이용되는 각종 전자기기의 스펙에 따라 전극 패턴, 슬롯다이 심, 또는 금속 전극용 스크린제판을 다시 제작해야하는 번거로움 없이 간단한 체결수단에 의하여 다양한 전압 및 전류를 갖는 태양전지 등을 제공할 수 있는 우수한 장점을 가지며, 또한 어플리케이션에 따라 제작가능한 모듈의 형태나 디자인에 대한 제약이 낮아지므로 태양전지 및 어플리케이션 간의 다양한 응용이 가능해지는 장점을 갖는다.

Description

[규칙 제26조에 의한 보정 15.01.2015]　유연소자 및 이를 이용하여 체결된 태양전지
본 발명은 유연소자 및 이를 이용하여 체결된 태양전지에 관한 것이다.
태양전지(solar cell)는 빛에너지를 전기에너지로 변환하는 장치이며, 태양광 발전에 핵심이 되는 태양전지의 주된 재료는 실리콘이다. 반도체인 실리콘이 빛을 받으면 p-n 접합층(p-n junction)이 반응하고, 여기에서 전기가 발생한다. 이때 발생되는 전기는 대부분 출력이 작기 때문에 대부분 태양전지를 여러 장 연결하는 방법을 사용하며, 태양광 발전을 통해 발생되는 전기는 DC(직류전원)이기 때문에 변환장치를 이용하여 가정에서 사용하는 AC(교류전원)로 변환시켜 사용하게 된다.
태양전지는 구성되는 물질에 따라 실리콘 또는 화합물반도체와 같은 무기소재로 이루어진 무기태양전지(inorganic solar cell)와 유기물질을 포함하고 있는 유기태양전지(organic solar cell)로 구분할 수 있으며, 유기태양전지는 다시 염료감응형(dye-sensitized)태양전지와 유기폴리머(organic polymer)태양전지로 구분된다. 한편, 유기태양전지는 롤투롤(roll-to-roll) 공정으로 대량생산이 가능하여 저렴한 가격으로 유연성(flexibility)이 우수하고 가벼운 전자소자의 제작이 가능한 장점을 갖는다.
한편, 태양전지는 빛을 흡수하여 전기에너지를 발생시키는 각각의 셀(cell)이 줄무늬(stripe) 패턴으로 여러 개 배열되어 하나의 단위를 이루게 되며, 이와 같이 여러 개의 셀이 모여서 이루어진 하나의 단위를 모듈(module)이라고 부른다.
한편, 유기 태양전지 모듈은 자유롭게 휘어지는 특성이 있으며, 이러한 의미에서 유기 태양전지 모듈은 유연소자(flexible device)의 한 예이다.
즉, 일반적인 태양전지에서 하나의 모듈은 그 자체로 분리될 수 있으며, 이러한 모듈은 각각 하나의 태양전지를 구성할 수 있는 것이다. 그러나, 하나의 모듈에서 발생되는 전력은 매우 미약하므로 대부분 다수의 모듈을 연결하여 태양전지를 구성하게 되며, 이와 같이 다수의 모듈이 배열된 구조를 어레이(array)라고 부른다.
한편, 태양전지를 어플리케이션의 전원 또는 보조 배터리 등으로 연결하기 위해서는 각 기기마다 적정 전압 및 전류를 맞추어 연결해주어야 하고, 줄무늬 패턴으로 구성된 태양전지 모듈은 반도체 소재에 따라 전압과 전류가 결정되며 이를 직렬 및 병렬로 연결하여 전압 또는 전류를 조정하는 방법이 사용되었다. 종래에는 이와 같이 전압과 전류를 조정하기 위하여 목표 전압 및 전류를 설정하고 이에 따라 줄무늬의 개수를 정한 후 기판재료, 슬롯다이 심(shim) 등을 미리 설계된 수치에 맞추어 준비하는 과정을 거쳤다. 즉, 이와 같이 다양한 전압 및 전류의 요구마다 기판재료 및 슬롯다이 심 등을 다시 제작해야하는 번거로움이 발생하였다.
따라서, 기판재료 및 슬롯다이 심 등을 매번 다시 제작하지 않고도 다양한 전압 및 전류 조건을 충족시킬 수 있는 새로운 방법이 절실히 요구되고 있는 실정이다.
이에 본 발명에서는 제1전극층 및 제1전극층과 상반된 전기적 극성을 띄는 제2전극층을 포함하는 태양전지 모듈과 같은 유연소자에서, 상기 제1전극층과 제2전극층에 각각 제1전극체결부 및 제2전극체결부를 구비하여, 하나의 유연소자에 구비된 상기 제1전극체결부를 다른 유연소자에 구비된 제2전극체결부와 전기적으로 체결하여 다수의 유연소자를 직렬연결하거나, 하나의 유연소자에 구비된 상기 제1전극체결부를 다른 유연소자에 구비된 제1전극체결부와 전기적으로 체결하고 상기 하나의 유연소자에 구비된 상기 제2전극체결부를 다른 유연소자에 구비된 제2전극체결부와 전기적으로 체결하여 다수의 유연소자를 병렬연결함으로써 간편한 방법으로 다양한 전압 및 전류 특성을 갖는 태양전지를 구현할 수 있음을 발견하였고, 본 발명은 이에 기초하여 완성되었다.
따라서, 본 발명의 제1관점은 요구되는 전압 및 전류가 변경되는 경우 기판재료 및 슬롯다이 심을 별도로 제작할 필요 없이 간편한 방법으로 다양한 전압 및 전류를 구현할 수 있는 유연소자를 제공하는 데 있다.
본 발명의 제2관점은 상기 유연소자를 이용하여 제작되어 다양한 전압 및 전류를 갖는 태양전지를 제공하는데 있다.
상기 제1관점을 달성하기 위한 본 발명에 따른 유연소자는 제1전극층(30) 및 제1전극층과 상반된 전기적 극성을 띄는 제2전극층(40)을 포함하는 유연소자에서, 상기 제1전극층(30)은 제1전극체결부(70)를 구비하고, 상기 제2전극층(40)은 제2전극체결부(80)를 구비하며, 하나의 유연소자에 구비된 상기 제1전극체결부(70)가 다른 유연소자에 구비된 제2전극체결부(80)와 전기적으로 연결되고 구조적으로 체결될 수 있다.
상기 제1관점을 달성하기 위한 본 발명에 따른 유연소자는 또한, 제1전극층(30) 및 제1전극층과 상반된 전극을 띄는 제2전극층(40)을 포함하는 유연소자에서, 상기 제1전극층(30)은 제1전극체결부(70)를 구비하고, 상기 제2전극층(30)은 제2전극체결부(80)를 구비하며, 하나의 유연소자에 구비된 상기 제1전극체결부(70)가 다른 유연소자에 구비된 제1전극체결부(70)와 전기적으로 체결되고, 상기 하나의 유연소자에 구비된 제1전극체결부(70)는 다른 유연소자에 구비된 제1전극체결부(70)와 전기적으로 같은 극성을 띄며, 상기 하나의 유연소자에 구비된 상기 제2전극체결부(80)가 다른 유연소자에 구비된 제2전극체결부(80)와 전기적으로 체결되는 것일 수 있다.
상기 제1관점에 따른 본 발명의 일 구현 예에 있어서, 상기 제1전극체결부는 제1전극 제1체결부(71) 및 상기 제1전극 제1체결부와 떨어진 곳에 위치하는 제1전극 제2체결부(72)를 포함하고, 상기 제2전극체결부는 제2전극 제1체결부(81) 및 상기 제2전극 제1체결부와 떨어진 곳에 위치하는 제2전극 제2체결부(82)를 포함하며, 상기 제1전극 제1체결부, 제1전극 제2체결부, 제2전극 제1체결부, 및 제2전극 제2체결부는 각각 사각형의 꼭지점에 위치하도록 형성될 수 있다.
상기 제1관점에 따른 본 발명의 또 다른 구현 예에 있어서, 상기 제1전극 제1체결부 및 제1전극 제2체결부는 상기 제1전극층의 양 말단에 각각 위치하고, 상기 제2전극 제1체결부 및 제2전극 제2체결부는 상기 제2전극층의 양 말단에 각각 위치할 수 있다.
상기 제1관점에 따른 본 발명의 또 다른 구현 예에 있어서, 상기 제1전극 제1체결부, 제1전극 제2체결부, 제2전극 제1체결부, 및 제2전극 제2체결부는 각각 직사각형의 각 꼭지점에 위치하도록 형성될 수 있다.
상기 제1관점에 따른 본 발명의 또 다른 구현 예에 있어서, 상기 제1전극 제1체결부, 제1전극 제2체결부, 제2전극 제1체결부, 및 제2전극 제2체결부는 각각 유연소자의 꼭지점 부근에 위치하도록 형성될 수 있다.
상기 제1관점에 따른 본 발명의 또 다른 구현 예에 있어서, 상기 유연소자는 태양전지 모듈일 수 있으며, 이 경우 상기 제1전극 제1체결부, 제1전극 제2체결부, 제2전극 제1체결부, 또는 제2전극 제2체결부는 태양전지 모듈로 빛이 수용되는 광수용면, 상기 광수용면의 배면, 또는 태양전지 모듈의 관통부에 형성될 수 있다.
상기 제1관점에 따른 본 발명의 또 다른 구현 예에 있어서, 상기 체결은 스냅단추에 의해 이루어지며, 상기 제1전극체결부 또는 제2전극체결부는 각각 홈부가 형성된 스냅암단추 또는 돌출부가 형성된 스냅수단추일 수 있다.
상기 제1관점에 따른 본 발명의 또 다른 구현 예에 있어서, 상기 제1전극 제1체결부와 상기 제2전극 제2체결부는 대각선 상에 위치하고, 상기 제1전극 제2체결부와 상기 제2전극 제1체결부는 대각선 상에 위치하며, 상기 제1전극 제1체결부 및 상기 제1전극 제2체결부는 홈부가 형성된 스냅암단추로 이루어지고, 상기 제2전극 제1체결부 및 상기 제2전극 제2체결부는 돌출부가 형성된 스냅수단추로 이루어질 수 있다.
상기 제1관점에 따른 본 발명의 또 다른 구현 예에 있어서, 상기 제1전극 제1체결부와 상기 제2전극 제2체결부는 대각선 상에 위치하고, 상기 제1전극 제2체결부와 상기 제2전극 제1체결부는 대각선 상에 위치하며, 상기 제1전극 제1체결부 및 상기 제1전극 제2체결부는 돌출부가 형성된 스냅수단추로 이루어지고, 상기 제2전극 제1체결부 및 상기 제2전극 제2체결부는 홈부가 형성된 스냅암단추로 이루어질 수 있다.
상기 제1관점에 따른 본 발명의 또 다른 구현 예에 있어서, 상기 제1전극 제1체결부와 상기 제2전극 제2체결부는 대각선 상에 위치하고, 상기 제1전극 제2체결부와 상기 제2전극 제1체결부는 대각선 상에 위치하며, 상기 제1전극 제1체결부 및 상기 제2전극 제2체결부는 홈부가 형성된 스냅암단추로 이루어지고, 상기 제2전극 제1체결부 및 상기 제1전극 제2체결부는 돌출부가 형성된 스냅수단추로 이루어질 수 있다.
상기 제1관점에 따른 본 발명의 또 다른 구현 예에 있어서, 상기 제1전극 제1체결부와 상기 제2전극 제2체결부는 대각선 상에 위치하고, 상기 제1전극 제2체결부와 상기 제2전극 제1체결부는 대각선 상에 위치하며, 상기 제1전극 제1체결부 및 상기 제2전극 제2체결부는 돌출부가 형성된 스냅수단추로 이루어지고, 상기 제2전극 제1체결부 및 상기 제1전극 제2체결부는 홈부가 형성된 스냅암단추로 이루어질 수 있다.
상기 제1관점에 따른 본 발명의 또 다른 구현 예에 있어서, 상기 제1전극 제1체결부와 상기 제2전극 제2체결부는 대각선 상에 위치하고, 상기 제1전극 제2체결부와 상기 제2전극 제1체결부는 대각선 상에 위치하며, 상기 제1전극 제1체결부 및 상기 제2전극 제1체결부는 홈부가 형성된 스냅암단추로 이루어지고, 상기 제1전극 제2체결부 및 상기 제2전극 제2체결부는 돌출부가 형성된 스냅수단추로 이루어질 수 있다.
상기 제1관점에 따른 본 발명의 또 다른 구현 예에 있어서, 상기 제1전극 제1체결부와 상기 제2전극 제2체결부는 대각선 상에 위치하고, 상기 제1전극 제2체결부와 상기 제2전극 제1체결부는 대각선 상에 위치하며, 하나의 유연소자의 제1전극 제1체결부, 제1전극 제2체결부, 제2전극 제1체결부, 및 제2전극 제2체결부가 돌출부가 형성된 스냅수단추로 이루어고, 다른 유연소자의 제1전극 제1체결부, 제1전극 제2체결부, 제2전극 제1체결부, 및 제2전극 제2체결부는 홈부가 형성된 스냅암단추로 이루어질 수 있다.
상기 제1관점에 따른 본 발명의 또 다른 구현 예에 있어서, 상기 제1전극층 또는 제2전극층에는 제1전극층 또는 제2전극층으로부터 전기적으로 연결된 상태로 돌출되어 형성된 직렬돌출부(90) 또는 병렬돌출부(91)가 구비되며, 상기 직렬돌출부(90) 또는 병렬돌출부(91)에는 각각 직렬돌출체결부 또는 병렬돌출체결부가 구비될 수 있다.
상기 제1관점에 따른 본 발명의 또 다른 구현 예에 있어서, 상기 직렬돌출부는 상기 제1전극층 또는 상기 제2전극층의 어느 하나에 구비될 수 있다.
상기 제1관점에 따른 본 발명의 또 다른 구현 예에 있어서, 상기 직렬돌출부는 상기 제1전극 제1체결부와 제1전극 제2체결부의 사이 또는 상기 제2전극 제1체결부와 제2전극 제2체결부 사이에 구비될 수 있다.
상기 제1관점에 따른 본 발명의 또 다른 구현 예에 있어서, 상기 병렬돌출부는 상기 제1전극층 및 제2전극층의 양 말단에 구비될 수 있다.
상기 제2관점을 달성하기 위한 본 발명에 따른 태양전지는 상기 다양한 구현예에 따른 유연소자를 이용하여 직렬 또는 병렬로 연결된 것 일 수 있다.
상기 제2관점에 따른 본 발명의 일 구현 예에 있어서, 상기 태양전지는 상기 다양한 구현 예에 따른 유연소자를 이용하여 직렬 및 병렬로 연결된 것 일 수 있다.
본 발명에 따른 유연소자는 태양전지 모듈 등일 수 있으며, 이 경우 유연소자를 이용하여 제작된 태양전지가 이용되는 각종 전자기기의 스펙에 따라 전극 패턴, 슬롯다이 심, 또는 금속 전극용 스크린제판을 다시 제작해야하는 번거로움 없이 간단한 체결수단에 의하여 다양한 전압 및 전류를 갖는 태양전지를 제공할 수 있는 우수한 장점을 가지며, 또한 어플리케이션에 따라 제작가능한 모듈의 형태나 디자인에 대한 제약이 낮아지므로 태양전지 및 어플리케이션 간의 다양한 응용이 가능해지는 장점을 갖는다.
도 1 및 도 2는 유연소자인 태양전지 모듈의 구조를 개략적으로 나타내는 사시도이다.
도 3은 하나의 유기태양전지 모듈 내에 형성된 직렬연결구조를 설명하는 단면도(상단) 및 평면도(하단)이다.
도 4는 유연소자인 태양전지 모듈의 전극배치를 개략적으로 나타내는 평면도이다.
도 5는 도 4에 도시된 태양전지 모듈 2개 내지 4개가 직렬연결(a), 병렬연결(b), 및 직병렬연결(c)된 상태를 개략적으로 나타내는 평면도이다.
도 6 내지 도 10은 본 발명의 다양한 구현 예에 따른 유연소자인 태양전지 모듈의 체결구조(각 도의 (a)) 및 이를 이용하여 2개의 모듈을 각각 직렬(각 도의 (b)) 또는 병렬(각 도의 (c))연결한 상태를 나타내는 평면도이다.
도 11 내지 도 14는 스냅단추를 이용하여 구성할 수 있는 태양전지 모듈의 다양한 구현 예를 나타내는 평면도이다(각 도에서 "암"은 스냅단추의 스냅암단추를 의미하며, "수"는 스냅단추의 스냅수단추를 의미한다).
본 발명을 좀 더 구체적으로 설명하기 전에, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정되어서는 아니되며, 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 따라서, 본 명세서에 기재된 실시 예의 구성은 본 발명의 바람직한 하나의 예에 불과할 뿐이고, 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형 예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
이하, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있도록, 본 발명의 바람직한 실시 예들을 상세히 설명한다.
본 발명에 따른 태양전지 모듈의 체결구조는 유기태양전지 또는 무기태양전지에 적용될 수 있는 것이다.
이하 도 1 내지 도 14를 참고하여 본 발명에 따른 유연소자인 태양전지 모듈의 체결구조를 더욱 상세히 설명하기로 한다.
도 1 및 도 2는 유기태양전지 모듈의 구조를 개략적으로 나타내는 사시도이다.
도 1을 참고하면, 유기태양전지 모듈(100)은 태양광이 수용되는 투명층(10) 및 상기 투명층(10)을 통하여 수용된 태양광이 전기적 에너지로 변환되는 전지층(20)으로 구성되어 있다. 상기 투명층(10)은 다양한 소재를 이용하여 제작할 수 있으며, 예를 들어 전기적 절연체인 폴리에필렌테레프탈레이트(PET)를 이용하여 제작될 수 있다. 상기 투명층(10)은 빛에너지를 전기적 에너지로 변환하는 광활성층 (50, 60)과 이와 같이 변화된 전기적 에너지를 외부로 전달시키기 위한 전극층이 형성되는 기판역할을 수행하기도 한다.
도 2는 일반적인 태양전지 모듈에서 관찰되는 줄무늬 (stripe) 패턴을 나타내고 있다. 도 2를 참고하면, 하나의 태양전지 모듈에는 다수의 줄무늬가 형성되며, 각각의 줄무늬부분은 태양에너지를 전기에너지로 변환시키는 독립된 전지(cell)의 기능을 갖는다. 한편, 도 2를 참고하면, 하나의 모듈에는 양측 말단에는 서로 전기적 극성을 달리하는 2개의 전극층 (30, 40) 말단이 구비되며, 이러한 전극층은 별도의 단자 (미도시)를 통하여 외부로 전기적 흐름을 전달하는 역할을 수행한다.
도 3은 유기태양전지 모듈의 구조를 나타내는 단면도 (상단) 및 그에 대응하는 평면도를 나타내고 있다. 도 3을 참고하면, 하나의 태양전지 모듈은 투명층(10) 상에 여러 줄의 제1전극층(30)이 구비되고, 상기 제1전극층(30)상에 광활성층(60)이 도포된다. 한편, 이와 같이 준비된 광활성층(60)상에 상기 제1전극층(30)과 상반된 전극의 기능을 수행하는 별도의 전극인 제2전극층(40)이 형성된다. 한편, 하나의 모듈에는 일 말단에 제1전극층이 형성되고 타 말단에는 상기 제1전극층과 전기적으로 상반된 전극 기능을 수행하는 제2전극층이 구비된다.
한편, 하나의 제2전극층은 이웃하는 제1전극층과 전기적으로 연결된 구조를 이루게 되며, 이에 따라 하나의 모듈에 형성된 다수의 셀은 서로 전기적으로 직렬연결되는 구조를 취한다.
유기박막 태양전지에 빛에너지가 가해지만 주로 도너 물질에서 빛을 흡수하여 여기 상태의 에너지 상태인 전자-정공 쌍(exciton)을 형성한다. 이 엑시톤은 임의 방향으로 확산하다가 억셉터 물질과의 계면을 만나면 전자와 정공으로 분리된다. 즉, 전자 친화도가 큰 억셉터 물질은 전자를 급속히 잡아당겨 전하분리를 유도하며, 도너층에 남아있는 정공은 양쪽 전극의 일함수 차이로 형성된 내부 전기장과 축적된 전하의 농도 차에 의해 양극으로 이동하게 되고, 전자는 억셉터층 내부를 따라 음극으로 이동하여 수집되게 된다. 수집된 전하는 최종적으로 외부 회로를 통해 전류 형태로 흐르게 되고, 이런 현상을 광기전력 효과(photovoltaic effect)라고 한다. 이처럼 유기태양전지의 광활성층 내부에서 빛의 흡수와 전하의 분리는 도너와 억셉터가 blending된 bulk heterojunction 구조에 의해 일어나는데, 도너물질과 억셉터물질의 영역 크기를 10nm 이내 수준에서 섞어놓아 도너와 억셉터가 단일 계면으로 이루어진 bi-layer 구조에 비해 도너/억셉터 계면의 면적이 수백배 이상 커지는 효과를 나타내게 된다. 이는 그만큼 전하 분리의 가능성을 더 크게 증진시키며, 또한 미세 광산란에 의한 광흡수 효율을 높이는 역할을 하기도 한다. 이 구조는 기존 무기계 태양전지의 p-n접합 구조와의 뚜렷이 구별되는 유기박막 태양전지만의 독특한 구조이다.
[규칙 제91조에 의한 정정 06.02.2015]　
유기태양전지의 경우 도너(donor)와 억셉터(acceptor)가 섞여서 p-n접합을 이루게 되며, p층과 n층이 명확히 구분되지 않는다. 한편, 무기계태양전지의 경우는 다음과 같은 과정을 통하여 광에너지가 전기적 에너지로 전환된다. 즉, 광활성층은 p-접합층 및 n-접합층이 서로 접합되어 p-n접합구조 (p-n junction)를 형성하게 된다. 한편, 상기 p-접합층에는 다수의 음이온(anion)과 전자(electron) 캐리어가 존재하며, 상기 n-접합층에는 다수의 양이온(cation)과 정공(hole) 캐리어가 존재한다. 따라서, 상기 p-n접합에 의하여 p-접합층에 있는 음이온과 n-접합층에 있는 양이온이 각각 상기 p-n접합의 경계면으로 이동하게 된다. 한편, 상기 광활성층은 자유전자(free electron)가 거의 존재하지 않아 부도체의 특성을 갖고 있으나, 외부로부터 빛에너지를 흡수하면 원자의 핵에 구속되어 있던 전자의 자유에너지가 증가하여 전자가 활성화(excited)되며, 이와 같이 활성화된 전자는 자유전자화된다. 이러한 현상을 광전효과라고 부른다. 따라서, 상기 광활성층에 외부로부터 빛에너지가 전달되면 자유전자가 발생하고 이와 같이 발생된 자유전자는 p-n접합의 경계를 지나 n-접합층 쪽으로 모이게 된다. 이와 같이 전자가 모여있는 상태에서 p-접합층 및 n-접합층에 도선을 연결하면 전기가 흐르게 되는 것이다.
따라서 무기태양전지의 경우 하나의 태양전지 모듈의 양쪽 말단에 구비된 제1전극층과 제2전극층의 극성은 각각 광활성층에 존재하는 p-접합층 및 n-접합층의 방향에 따라 결정된다.
한편, 도 3 및 도 4는 유기태양전지의 내부구조 및 이에 따른 전극층의 극성을 나타낸다. 도 3을 참고하면, 제1전극층(30)은 주로 ITO(Indium-Tin-Oxide)로 구성되어 음극(cathode)층을 이루고, 제2전극층(40)은 주로 은(Ag)으로 구성되어 양극(anode)층을 이루게 된다. 도 4에 도시된 전극(+, -)은 이와 같이 ITO 및 Ag로 이루어진 유기태양전지의 전극층을 나타낸다. 그러나, 본 발명에 따른 태양전지 모듈의 체결구조가 반드시 이러한 전극의 극성에 한정되는 것은 아니다.
도 5 및 도 6은 태양전지 모듈의 직렬, 병렬 또는 직병렬연결구조를 나타내고 있다. 도 4에 도시된 극성을 갖는 모듈을 이용하여 도 5에 도시된 바와 같은 연결이 가능하다. 도 5의 (a)는 두 개의 모듈이 직렬로 연결된 상태를 나타내며, (b)는 병렬로 연결된 상태를 나타낸다. 한편, 도 5의 (c)에 도시된 바와 같이 다수의 모듈을 이용하여 직병렬연결하는 것 또한 가능하다. 모듈을 직렬연결하는 경우는 전압을 증가시킬 수 있으며, 병렬연결하는 경우는 전류를 증가시킬 수 있다.
한편, 도 6은 본 발명에 따른 유연소자(태양전지 모듈)를 다수 개 이용하여 서로 전기적으로 연결하고 구조적으로 체결하는 개념을 나타내고 있다. 즉, 도 6의 (a)를 참고하면 하나의 모듈은 일반적으로 사각형 모양을 가지며 각각의 모듈은 각 모서리부에 체결부(71, 72, 81, 82)를 구비하게 된다. 도 6의 (b) 및 (c)를 참고하면, 두 개의 모듈이 서로 직렬(b) 및 병렬(c)로 연결된 상태를 확인할 수 있다. 즉, 도 6은 상기 체결부가 서로 짝을 지어 체결되어 암수체결부(110)를 통하여 연결된 것을 나타내며 이와 같은 체결은 암수형상을 갖는 다양한 체결수단에 의하여 이루어질 수 있다.
본 발명에 따른 유연소자는 제1전극층(30) 및 제1전극층과 상반된 전기적 극성을 띄는 제2전극층(40)을 포함하는 유연소자에서, 상기 제1전극층(30)은 제1전극체결부(70)를 구비하고, 상기 제2전극층(40)은 제2전극체결부(80)를 구비하며, 하나의 유연소자에 구비된 상기 제1전극체결부(70)가 다른 유연소자에 구비된 제2전극체결부(80)와 전기적으로 체결되는 형태로 구성될 수 있다 (직렬연결). 이와 같은 직렬연결은 다수의 유연소자를 이용하여 원하는 크기의 전압을 갖는 태양전지를 구성할 수 있는 이점을 제공한다.
또한, 본 발명에 따른 유연소자는 제1전극층(30) 및 제1전극층과 상반된 전극을 띄는 제2전극층(40)을 포함하는 유연소자에서, 상기 제1전극층(30)은 제1전극체결부(70)를 구비하고, 상기 제2전극층(30)은 제2전극체결부(80)를 구비하며, 하나의 유연소자에 구비된 상기 제1전극체결부(70)가 다른 유연소자에 구비된 제1전극체결부(70)와 전기적으로 체결되고, 상기 하나의 유연소자에 구비된 제1전극체결부(70)는 다른 유연소자에 구비된 제1전극체결부(70)와 전기적으로 같은 극성을 띄며, 상기 하나의 유연소자에 구비된 상기 제2전극체결부(80)가 다른 유연소자에 구비된 제2전극체결부(80)와 전기적으로 체결되는 형태로 구성될 수도 있다 (병렬연결). 이와 같은 병렬연결은 다수의 유연소자를 이용하여 원하는 크기의 전류를 갖는 태양전지를 구성할 있는 이점을 제공한다.
상기 제1전극체결부 및 제2전극체결부는 하나의 전극층에 하나씩 구비될 수도 있으나, 하나의 전극에 체결부가 2개 이상 구비되는 것도 가능하다. 하나의 전극층에 2개 이상의 체결부가 구비되는 경우에는 구조적 및 전기적으로 안정적인 체결이 가능한 이점이 있다. 즉, 본 발명의 일 구현 예에 따라 하나의 전극층에 2 개의 체결부가 구비되는 유연소자는 상기 제1전극체결부가 제1전극 제1체결부(71) 및 상기 제1전극 제1체결부와 떨어진 곳에 위치하는 제1전극 제2체결부(72)를 포함하고, 상기 제2전극체결부가 제2전극 제1체결부(81) 및 상기 제2전극 제1체결부와 떨어진 곳에 위치하는 제2전극 제2체결부(82)를 포함하며, 상기 제1전극 제1체결부(71), 제1전극 제2체결부(72), 제2전극 제1체결부(81), 및 제2전극 제2체결부(82)가 각각 사각형의 꼭지점에 위치하도록 형성될 수 있다. 즉, 상기 각각의 체결부(71, 72, 81, 82)를 전체적으로 사각형 형상인 유연소자의 꼭지점 부근에 형성하는 경우는 요구되는 전압 및 전류 특성에 부합하도록 획일적이고 신속한 체결이 가능한 장점이 있다.
한편, 상기 제1전극 제1체결부(71) 및 제1전극 제2체결부(72)는 상기 제1전극층(30)의 양 말단에 각각 위치하고, 상기 제2전극 제1체결부(81) 및 제2전극 제2체결부(82)는 상기 제2전극층(40)의 양 말단에 각각 위치하도록 구현할 수도 있다. 즉, 유연소자의 형상이 사각형이 아닌 경우라도 상기 각각의 체결부(71, 72, 81, 82)를 각 전극층의 말단에 위치하도록 형성함으로써, 다수의 유연소자가 구조적인 안정성을 갖도록 체결할 수 있다.
또한, 상기 제1전극 제1체결부(71), 제1전극 제2체결부(72), 제2전극 제1체결부(81), 및 제2전극 제2체결부(82)는 각각 직사각형의 각 꼭지점에 위치하도록 형성할 수도 있다. 즉, 일반적으로 유연소자인 태양전지 모듈은 직사각형을 포함한 사각형의 형상을 갖도록 제작되며, 특히 상기 모듈이 직사각형으로 제작되는 경우는 한 가지의 모듈을 이용하여 직렬연결 및 병렬연결뿐만 아니라 직병렬연결 또한 자유자재로 형성할 수 있는 이점이 있다.
또한, 상기 제1전극 제1체결부(71), 제1전극 제2체결부(72), 제2전극 제1체결부(81), 및 제2전극 제2체결부(82)는 각각 태양전지 모듈의 꼭지점 부근에 위치하도록 구현할 수도 있다. 즉, 본 발명에 따른 유연소자는 반드시 사각형의 형상을 갖는 유연소자에만 적용되는 것은 아니며, 경우에 따라서는 다양한 형태의 유연소자에도 적용될 수 있는 것이며, 이 경우 되도록 다각형의 꼭지점 부근에 상기 체결부(71, 72, 81, 82)를 구비함으로써 구조적으로 안정적인 직렬, 병렬 및 직병렬 연결구조를 형성할 수 있는 이점이 있다.
한편, 상기 각각의 체결부는 유연소자인 태양전지 모듈에서 빛이 수용되는 부분인 광수용면 또는 상기 광수용면의 배면에 구비될 수 있으며, 모듈에 관통부를 형성하여 이와 같이 형성된 관통부에 구비될 수도 있다. 이와 같이 모듈의 상면, 하면 또는 관통부 등에 각각의 체결부를 다양하게 형성함으로써 다양한 조합을 갖는 모듈 체결구조 구현이 가능하다. 즉, 예를 들어, 하나의 태양전지 모듈에서 제1전극층은 상면에 체결부를 형성하고 제2전극층은 하면에 체결부를 형성함으로써 이와 같이 동일하게 제작된 다수의 모듈을 이용하여 병렬연결하는 것이 가능하다. 또한, 예를 들어, 하나의 태양전지 모듈에서 제1전극층 및 제2전극층의 상면 및 하면 모두에 각각 체결부를 형성함으로써 직렬연결 또는 병렬연결을 선택할 수도 있다.
본 발명의 유연소자에는 다양한 체결수단이 적용될 수 있으나, 본 발명에서는 하나의 예시로 암수가 짝을 이루어 간편한 방법으로 체결수단을 제공하는 스냅단추(snap button)을 이용하였다. 즉, 이러한 스냅단추는 일명 "똑딱단추"라고도 부르며, 돌출부를 구비하는 스냅수단추와 홈부를 구비하는 스냅암단추가 서로 짝을 이루어 체결되며, 상기 돌출부는 돌출부의 중간부분의 직경이 말단부의 직경보다 크게 형성되어 전체적으로 항아리 모양을 이루며, 상기 홈부에는 탄성을 갖는 걸림턱이 형성된다. 즉, 상기 스냅수단추의 돌출부를 상기 스냅암단추의 홈부에 억지끼움으로써 상기 스냅수단추와 스냅암단추를 서로 체결하는 것이 가능하다. 한편 이와 같이 체결된 스냅단추를 분리할 때는 상기 스냅수단추를 스냅암단추로부터 강제로 이탈시키는 방법을 사용한다.
즉, 본 발명의 일 구현예에 따른 태양전지 모듈의 체결구조에서 체결수단은 스냅단추에 의해 이루어질 수 있으며, 상기 제1전극체결부 또는 제2전극체결부는 각각 홈부가 형성된 스냅암단추 또는 돌출부가 형성된 스냅수단추로 구성될 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 태양전지 모듈의 체결구조에서 상기 체결은 스냅단추에 의해 이루어지며, 상기 제1전극 제1체결부, 제1전극 제2체결부, 제2전극 제1체결부, 또는 제2전극 제2체결부는 각각 홈부가 형성된 스냅암단추 또는 돌출부가 형성된 스냅수단추일 수 있다.
본 발명에 따른 유연소자는 다음과 같은 다양한 조합에 의하여 형성하는 것이 가능하나, 하기 설명된 조합은 몇 가지 예시에 불과할 뿐이며 본 발명의 권리범위가 하기 설명된 몇 가지 조합에 한정되는 것은 아니다.
즉, 본 발명의 일 구현 예에 따른 유연소자는 상기 제1전극 제1체결부(71)와 상기 제2전극 제2체결부(82)는 대각선 상에 위치하고, 상기 제1전극 제2체결부(72)와 상기 제2전극 제1체결부(81)는 대각선 상에 위치하며, 상기 제1전극 제1체결부(71) 및 상기 제1전극 제2체결부(72)는 홈부가 형성된 스냅암단추로 이루어지고, 상기 제2전극 제1체결부(81) 및 상기 제2전극 제2체결부(82)는 돌출부가 형성된 스냅수단추로 이루어질 수 있다. 각각의 체결부에 형성된 스냅단추의 구성을 이와 같이 형성하는 구성은 한 종류의 모듈을 이용하여 다양한 전압을 얻고자 하는 경우에 적용되는 것이 가능하다.
또한, 본 발명의 일 구현 예에 따른 유연소자는 상기 제1전극 제1체결부(71)와 상기 제2전극 제2체결부(82)는 대각선 상에 위치하고, 상기 제1전극 제2체결부(72)와 상기 제2전극 제1체결부(81)는 대각선 상에 위치하며, 상기 제1전극 제1체결부(71) 및 상기 제1전극 제2체결부(72)는 돌출부가 형성된 스냅수단추로 이루어지고, 상기 제2전극 제1체결부(81) 및 상기 제2전극 제2체결부(82)는 홈부가 형성된 스냅암단추로 이루어질 수 있다. 각각의 체결부에 형성된 스냅단추의 구성을 이와 같이 형성하는 구성 또한 한 종류의 모듈을 이용하여 다양한 전압을 얻고자 하는 경우에 적용되는 것이 가능하다.
또한, 본 발명의 일 구현 예에 따른 유연소자는 상기 제1전극 제1체결부(71)와 상기 제2전극 제2체결부(82)는 대각선 상에 위치하고, 상기 제1전극 제2체결부(72)와 상기 제2전극 제1체결부(81)는 대각선 상에 위치하며, 상기 제1전극 제1체결부(71) 및 상기 제2전극 제2체결부(82)는 홈부가 형성된 스냅암단추로 이루어지고, 상기 제2전극 제1체결부(81) 및 상기 제1전극 제2체결부(72)는 돌출부가 형성된 스냅수단추로 이루어질 수 있다. 각각의 체결부에 형성된 스냅단추의 구성을 이와 같이 형성하는 구성은 한 종류의 모듈을 이용하여 직렬연결함으로써 다양한 전압을 얻을 수 있을 뿐만 아니라 이들을 병렬연결함으로써 다양한 전류 또한 얻을 수 있는 이점이 있다. 즉, 이러한 체결구조의 구성은 한 종류의 유연소자를 대량생산하여 다양한 전압 또는 전류를 갖는 태양전지 등을 구성할 수 있는 이점이 있다. 또한, 본 발명의 일 구현 예에 따른 유연소자는 한 종류의 모듈을 이용하여 다양한 전압 및 전류를 얻기 위하여, 상기 제1전극 제1체결부(71)와 상기 제2전극 제2체결부(82)는 대각선 상에 위치하고, 상기 제1전극 제2체결부(72)와 상기 제2전극 제1체결부(81)는 대각선 상에 위치하며, 상기 제1전극 제1체결부(71) 및 상기 제2전극 제2체결부(82)는 돌출부가 형성된 스냅수단추로 이루어지고, 상기 제2전극 제1체결부(81) 및 상기 제1전극 제2체결부(72)는 홈부가 형성된 스냅암단추로 이루어질 수도 있다.
본 발명에 따른 유연소자인 태양전지 모듈은 다음과 같이 직렬돌출부 또는 병렬돌출부를 더욱 구비할 수도 있다.
즉, 본 발명의 일 구현 예에 따른 유연소자에서 상기 제1전극층(30) 또는 제2전극층(40)에는 상기 제1전극층(30) 또는 제2전극층(40)으로부터 전기적으로 연결된 상태로 돌출되어 형성된 직렬돌출부(90) 또는 병렬돌출부(91)가 구비되며, 상기 직렬돌출부(90) 또는 병렬돌출부(91)에는 각각 직렬돌출체결부 또는 병렬돌출체결부가 구비될 수 있다. 이와 같이 유연소자의 각 전극층에 직렬돌출부 또는 병렬돌출부를 형성하고 이러한 돌출부에 각각 체결부를 구비하는 경우는 서로 이웃하여 체결되는 유연소자에 형성된 전극층이 서로 겹치지 않고 상기 돌출부만 겹쳐지는 형태로 체결하는 것이 가능한 장점이 있다.
한편, 이와 같은 상기 직렬돌출부(90)는 상기 제1전극층(30) 또는 상기 제2전극층(40)의 어느 하나에 구비될 수 있으며, 상기 직렬돌출부(90)는 상기 제1전극 제1체결부(71)와 제1전극 제2체결부(72)의 사이 또는 상기 제2전극 제1체결부(81)와 제2전극 제2체결부(82) 사이에 구비될 수도 있다.
한편, 상기 병렬돌출부(91)는 상기 제1전극층(30) 및 제2전극층(40)의 양 말단에 구비될 수 있다.
한편, 상기 설명된 다양한 구현 예에 따른 유연소자를 이용하여 다수의 유연소자를 다양한 조합으로 직렬, 병렬 또는 직병렬연결함으로써 다양한 전압 및 전류를 나타내는 태양전지 등을 제작하는 것이 가능하다.
한편, 도 11 내지 도 14에는 스냅단추를 이용하여 구성할 수 있는 유연소자의 다양한 구현 예가 평면도로 도시되어 있으며, (각 도에서 "암"은 스냅단추의 스냅암단추를 의미하며, "수"는 스냅단추의 스냅수단추를 의미한다).
도 11 및 도 14를 참고하면, 도 11 및 도 14에 도시된 조합을 이용하여 직렬연결 및 병렬연결이 가능하다는 것을 알 수 있다.
도 12 및 도 13을 참고하면, 도 12 및 도 13에 도시된 조합을 이용하여 직렬연결이 가능하나, 병렬연결은 불가능한 것을 알 수 있다.
한편, 도 11 및 도 14에 도시된 예시를 비교하면, 도 11의 경우는 2가지 서로 다른 모듈 체결구조를 제작하여야 하나, 도 14의 경우는 한가지 모듈 체결구조 만으로도 직렬 및 병렬연결이 모두 가능하다는 것을 알 수 있다.
[부호의 설명]
100: 유연소자 10: 투명층
20: 전지층 30: 제1전극층
40: 제2전극층 50, 60: 광활성층
70: 제1전극체결부 71: 제1전극 제1체결부
72: 제1전극 제2체결부 73: 병렬돌출체결부
80: 제2전극체결부 81: 제2전극 제1체결부
82: 제2전극 제2체결부 83: 직렬돌출체결부
90: 직렬돌출부 91: 병렬돌출부
110: 암수체결부 200: 모듈의 직렬연결
300: 모듈의 병렬연결 400: 모듈의 직병렬연결

Claims (22)

  1. 제1전극층 및 제1전극층과 상반된 전기적 극성을 띄는 제2전극층을 포함하는 유연소자에서,
    상기 제1전극층은 제1전극체결부를 구비하고,
    상기 제2전극층은 제2전극체결부를 구비하며,
    하나의 유연소자에 구비된 상기 제1전극체결부가 다른 유연소자에 구비된 제2전극체결부와 전기적으로 체결되는
    유연소자.
  2. 제1전극층 및 제1전극층과 상반된 전극을 띄는 제2전극층을 포함하는 유연소자에서,
    상기 제1전극층은 제1전극체결부를 구비하고,
    상기 제2전극층은 제2전극체결부를 구비하며,
    하나의 유연소자에 구비된 상기 제1전극체결부가 다른 유연소자에 구비된 제1전극체결부와 전기적으로 체결되고,
    상기 하나의 유연소자에 구비된 제1전극체결부는 다른 유연소자에 구비된 제1전극체결부와 전기적으로 같은 극성을 띄며,
    상기 하나의 유연소자에 구비된 상기 제2전극체결부가 다른 유연소자에 구비된 제2전극체결부와 전기적으로 체결되는
    유연소자.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 제1전극체결부는 제1전극 제1체결부 및 상기 제1전극 제1체결부와 떨어진 곳에 위치하는 제1전극 제2체결부를 포함하고,
    상기 제2전극체결부는 제2전극 제1체결부 및 상기 제2전극 제1체결부와 떨어진 곳에 위치하는 제2전극 제2체결부를 포함하며,
    상기 제1전극 제1체결부, 제1전극 제2체결부, 제2전극 제1체결부, 및 제2전극 제2체결부는 각각 사각형의 꼭지점에 위치하도록 형성된
    유연소자.
  4. 청구항 2에 있어서,
    상기 제1전극체결부는 제1전극 제1체결부 및 상기 제1전극 제1체결부와 떨어진 곳에 위치하는 제1전극 제2체결부를 포함하고,
    상기 제2전극체결부는 제2전극 제1체결부 및 상기 제2전극 제1체결부와 떨어진 곳에 위치하는 제2전극 제2체결부를 포함하며,
    상기 제1전극 제1체결부, 제1전극 제2체결부, 제2전극 제1체결부, 및 제2전극 제2체결부는 각각 사각형의 꼭지점에 위치하도록 형성된
    유연소자.
  5. 청구항 3 또는 4에 있어서,
    상기 제1전극 제1체결부 및 제1전극 제2체결부는 상기 제1전극층의 양 말단에 각각 위치하고,
    상기 제2전극 제1체결부 및 제2전극 제2체결부는 상기 제2전극층의 양 말단에 각각 위치하는
    유연소자.
  6. 청구항 3 또는 4에 있어서,
    상기 제1전극 제1체결부, 제1전극 제2체결부, 제2전극 제1체결부, 및 제2전극 제2체결부는 각각 직사각형의 각 꼭지점에 위치하도록 형성된
    유연소자.
  7. 청구항 3 또는 4에 있어서,
    상기 유연소자는 태양전지 모듈이며,
    상기 제1전극 제1체결부, 제1전극 제2체결부, 제2전극 제1체결부, 또는 제2전극 제2체결부는 태양전지 모듈로 빛이 수용되는 광수용면, 상기 광수용면의 배면, 또는 태양전지 모듈의 관통부에 형성된
    유연소자.
  8. 청구항 1 또는 2에 있어서,
    상기 체결은 스냅단추에 의해 이루어지며,
    상기 제1전극체결부 또는 제2전극체결부는 각각 홈부가 형성된 스냅암단추 또는 돌출부가 형성된 스냅수단추인
    유연소자.
  9. 청구항 3 또는 4에 있어서,
    상기 체결은 스냅단추에 의해 이루어지며,
    상기 제1전극 제1체결부, 제1전극 제2체결부, 제2전극 제1체결부, 또는 제2전극 제2체결부는 각각 홈부가 형성된 스냅암단추 또는 돌출부가 형성된 스냅수단추인
    유연소자.
  10. 청구항 3 또는 4에 있어서,
    상기 제1전극 제1체결부와 상기 제2전극 제2체결부는 대각선 상에 위치하고,
    상기 제1전극 제2체결부와 상기 제2전극 제1체결부는 대각선 상에 위치하며,
    상기 제1전극 제1체결부 및 상기 제1전극 제2체결부는 홈부가 형성된 스냅암단추로 이루어지고,
    상기 제2전극 제1체결부 및 상기 제2전극 제2체결부는 돌출부가 형성된 스냅수단추로 이루어진
    유연소자.
  11. 청구항 3 또는 4에 있어서,
    상기 제1전극 제1체결부와 상기 제2전극 제2체결부는 대각선 상에 위치하고,
    상기 제1전극 제2체결부와 상기 제2전극 제1체결부는 대각선 상에 위치하며,
    상기 제1전극 제1체결부 및 상기 제1전극 제2체결부는 돌출부가 형성된 스냅수단추로 이루어지고,
    상기 제2전극 제1체결부 및 상기 제2전극 제2체결부는 홈부가 형성된 스냅암단추로 이루어진
    유연소자.
  12. 청구항 3 또는 4에 있어서,
    상기 제1전극 제1체결부와 상기 제2전극 제2체결부는 대각선 상에 위치하고,
    상기 제1전극 제2체결부와 상기 제2전극 제1체결부는 대각선 상에 위치하며,
    상기 제1전극 제1체결부 및 상기 제2전극 제2체결부는 홈부가 형성된 스냅암단추로 이루어지고,
    상기 제2전극 제1체결부 및 상기 제1전극 제2체결부는 돌출부가 형성된 스냅수단추로 이루어진
    유연소자.
  13. 청구항 3 또는 4에 있어서,
    상기 제1전극 제1체결부와 상기 제2전극 제2체결부는 대각선 상에 위치하고,
    상기 제1전극 제2체결부와 상기 제2전극 제1체결부는 대각선 상에 위치하며,
    상기 제1전극 제1체결부 및 상기 제2전극 제2체결부는 돌출부가 형성된 스냅수단추로 이루어지고,
    상기 제2전극 제1체결부 및 상기 제1전극 제2체결부는 홈부가 형성된 스냅암단추로 이루어진
    유연소자.
  14. 청구항 3 또는 4에 있어서,
    상기 제1전극 제1체결부와 상기 제2전극 제2체결부는 대각선 상에 위치하고,
    상기 제1전극 제2체결부와 상기 제2전극 제1체결부는 대각선 상에 위치하며,
    상기 제1전극 제1체결부 및 상기 제2전극 제1체결부는 홈부가 형성된 스냅암단추로 이루어지고,
    상기 제1전극 제2체결부 및 상기 제2전극 제2체결부는 돌출부가 형성된 스냅수단추로 이루어진
    유연소자.
  15. 청구항 3 또는 4에 있어서,
    상기 제1전극 제1체결부와 상기 제2전극 제2체결부는 대각선 상에 위치하고,
    상기 제1전극 제2체결부와 상기 제2전극 제1체결부는 대각선 상에 위치하며,
    상기 제1전극 제1체결부 및 상기 제2전극 제2체결부는 홈부가 형성된 스냅암단추로 이루어지고,
    하나의 유연소자의 제1전극 제1체결부, 제1전극 제2체결부, 제2전극 제1체결부, 및 제2전극 제2체결부가 돌출부가 형성된 스냅수단추로 이루어고,
    다른 유연소자의 제1전극 제1체결부, 제1전극 제2체결부, 제2전극 제1체결부, 및 제2전극 제2체결부는 홈부가 형성된 스냅암단추로 이루어진
    유연소자.
  16. 청구항 1 또는 2에 있어서,
    상기 제1전극층 또는 제2전극층에는
    상기 제1전극층 또는 제2전극층으로부터 전기적으로 연결된 상태로 돌출되어 형성된 직렬돌출부 또는 병렬돌출부가 구비되며, 상기 직렬돌출부 또는 병렬돌출부에는 각각 직렬돌출체결부 또는 병렬돌출체결부가 구비된
    유연소자.
  17. 청구항 3또는 4에 있어서,
    상기 제1전극층 또는 제2전극층에는
    상기 제1전극층 또는 제2전극층으로부터 전기적으로 연결된 상태로 돌출되어 형성된 직렬돌출부 또는 병렬돌출부가 구비되며, 상기 직렬돌출부 또는 병렬돌출부에는 각각 직렬돌출체결부 또는 병렬돌출체결부가 구비된
    유연소자.
  18. 청구항 16에 있어서,
    상기 직렬돌출부는 상기 제1전극층 또는 상기 제2전극층의 어느 하나에 구비된
    유연소자.
  19. 청구항 17에 있어서,
    상기 직렬돌출부는
    상기 제1전극 제1체결부와 제1전극 제2체결부의 사이 또는 상기 제2전극 제1체결부와 제2전극 제2체결부 사이에 구비된
    유연소자.
  20. 청구항 17에 있어서,
    상기 병렬돌출부는 상기 제1전극층 및 제2전극층의 양 말단에 구비된
    유연소자.
  21. 청구항 1 내지 4의 어느 한 항에 따른 유연소자를 이용하여 다수의 유연소자를 직렬 또는 병렬로 연결한 태양전지.
  22. 청구항 1 내지 4의 어느 한 항에 따른 유연소자를 이용하여 다수의 유연소자를 직렬 및 병렬로 연결한 태양전지.
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