WO2015199403A1 - 태양전지 모듈 패키지 및 그 제조방법 - Google Patents

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WO2015199403A1
WO2015199403A1 PCT/KR2015/006341 KR2015006341W WO2015199403A1 WO 2015199403 A1 WO2015199403 A1 WO 2015199403A1 KR 2015006341 W KR2015006341 W KR 2015006341W WO 2015199403 A1 WO2015199403 A1 WO 2015199403A1
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solar cell
cell module
barrier film
film
module package
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PCT/KR2015/006341
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구자람
김은욱
갈진하
조근상
김광수
최윤영
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코오롱인더스트리 주식회사
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    • 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

  • the present invention relates to a solar cell module package and a method of manufacturing the same.
  • Solar cells are devices that convert light energy into electrical energy using the photovoltaic effect. Meanwhile, with the rapid development of the information and electronics industry, various flexible devices have attracted attention as next-generation electric and electronic devices, and organic thin film solar cells (hereinafter referred to as "organic solar cells") satisfy the flexibility of such devices. In addition, compared to inorganic solar cells, the material cost can be significantly reduced. In addition, the organic solar cell has an advantage that the low-cost large-area device can be manufactured through spin coating, screen printing, inkjet, microcontact printing, etc. due to the easy processability of the organic material of the material.
  • the various polymers constituting the organic solar cell have a problem in that the physical properties of the organic solar cell are in contact with oxygen and moisture, and the efficiency of the solar cell is drastically reduced.
  • organic solar cell when manufacturing the organic solar cell, it is necessary to block the organic solar cell module that can independently perform the function of the organic solar cell from the external environment including oxygen and moisture, and generally, an optical clear adhesive (Optical Clear) on one surface
  • Optical Clear optical clear adhesive
  • OCA transparent barrier film coated with an adhesive
  • the laminating process of the organic solar cell module with a transparent barrier film uses two barrier films each having a long roll shape wound for production efficiency, and between the two roll-shaped barrier films. Laminating is performed by placing a plurality of organic solar cell modules in the. As described above, the plurality of organic solar cell modules laminated by the barrier film are used by cutting each organic solar cell module unit as necessary.
  • the cutting process is performed using a blade press cutting machine, etc.
  • the edge of the package formed by the cutting by the force applied during cutting is more easily separated because the adhesive force between the films is lower than the side edge of the film. Problem occurs.
  • a plurality of organic solar cell modules may be spaced apart and then cut between them, but by increasing the distance between the modules in this way, the amount of time and the amount of barrier film required for the production process increases accordingly. As a result, the production cost rises. Also, in this case, the size of the element cut into each organic solar cell module unit increases, and the length of the wiring terminal electrically connected to the organic solar cell module increases between the two barrier films bonded to each other. It also happens.
  • the present invention by cutting the barrier films bonded to each other between adjacent organic solar cell modules spaced apart from each other to form the irregularities in the horizontal direction to solve the above problems, it is possible to increase the adhesive force between the barrier film of the cut portion, Accordingly, it has been found that the penetration of oxygen and moisture into the site can be efficiently and economically blocked, and the present invention has been completed based on this.
  • the first aspect of the present invention is to provide an organic solar cell module package in which the adhesion of the cut portion is improved, and the penetration of oxygen and moisture is efficiently and economically blocked.
  • a second aspect of the present invention is to provide a method of manufacturing an organic solar cell module package in which the adhesion of the cut portion is improved to prevent the penetration of oxygen and water efficiently and economically.
  • Solar cell module package 10 for achieving the first aspect is a solar cell module 100; And an adhesive film part 200 formed of a first barrier film 210 and a second barrier film 220 adhered to upper and lower surfaces of the solar cell module 100, wherein the adhesive film part 200 is provided.
  • a module adhesive portion 230 is bonded to the solar cell module 100;
  • a film border portion 240 in which the first barrier film 210 and the second barrier film 220 are adhered to each other, wherein a part of the film border portion 240 is the first barrier film 210. It may be formed in the concave-convex shape in the horizontal direction of the adhesive film portion 200 to increase the adhesion between the second barrier film 220 and to suppress the penetration of moisture and oxygen.
  • the solar cell module 100 may be an organic solar cell module.
  • the first barrier film 210 or the second barrier film 220 may be transparent.
  • the concave-convex shape may include a protrusion 241 and the recess 242 of the shape corresponding to each other.
  • the shape of the protrusion 241 or the recess 242 may be rectangular, triangular, curved, or amorphous.
  • the method of manufacturing the solar cell module package 10 according to the present invention for achieving the second aspect of the present invention provides a first barrier film 210 and a second barrier film 220 having an adhesive layer formed on one surface of the adhesive layer 201. Positioning the plurality of solar cell modules (100) spaced apart from each other between the first barrier film (210) and the second barrier film (220); A portion of the first barrier film 210 and the second barrier film 220 are adhered to each other to form a film border portion 240 along the outer periphery of each of the plurality of solar cell modules 100, and the first A laminating step of adhering the other portions of the barrier film 210 and the second barrier film 220 to the plurality of solar cell modules 100; And a film border portion formed between the solar cell modules 100 adjacent to each other so as to increase adhesion between the first barrier film 210 and the second barrier film 220 to suppress penetration of moisture and oxygen. Cutting the 240 to form a concave-convex shape in a horizontal direction of the first barrier film 210 and the second
  • the solar cell module 100 may be an organic solar cell module.
  • the first barrier film 210 or the second barrier film 220 may be transparent.
  • the uneven shape may include a protrusion 241 and the recess 242 of the shape corresponding to each other.
  • the shape of the protrusion 241 or the recess 242 may be rectangular, triangular, curved, or amorphous.
  • the solar cell module package and the method of manufacturing the same according to the present invention are formed by the irregularities in the horizontal direction on the edge of the package, it is possible to increase the adhesion between the barrier film efficiently and economically without increasing the arrangement interval between the solar cell module. Therefore, the durability of the package is improved, and at the same time, external oxygen and moisture penetrate into the package to contact the solar cell module, thereby effectively preventing the phenomenon of lowering the efficiency of the solar cell.
  • 1 and 2 is a view showing a solar cell module package.
  • Figure 3 is a side cross-sectional process diagram showing a method of manufacturing a conventional solar cell module package.
  • FIG. 5 illustrates a cutting line shape according to various embodiments of the method of manufacturing a solar cell module package according to the present invention.
  • FIG. 6A is an enlarged view illustrating a cutting line in part of FIG. 5A, and FIG. 6B shows a state in which the cutting line is cut along the cutting line.
  • FIG. 7 is a view for explaining the various size characteristics of the concave-convex shape formed according to the manufacturing method of the solar cell module package according to the present invention.
  • FIG. 8 is a side cross-sectional view and a front view showing a solar cell module package according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 9 is a conceptual view illustrating a principle of increasing the adhesive force of the edge portion of the solar cell module package according to the present invention.
  • the technical idea of the solar cell module package and its manufacturing method according to various embodiments of the present invention is not limited to the organic solar cell module package and its manufacturing method, it is interpreted to include an inorganic solar cell module package and its manufacturing method. Should be.
  • solar cell module may be interpreted as a concept including a unit solar cell module formed by combining one or more solar cells of the smallest unit capable of independently exerting a solar cell function.
  • solar cell module package as used herein may be interpreted to mean a structure that is packaged to protect the solar cell module from the external environment and includes a solar cell module therein.
  • FIGS. 1 and 2 are views illustrating an organic solar cell module package.
  • the organic solar cells of FIGS. 1 and 2 are laminated with a barrier film.
  • the black portion protruding downward in the bottom of FIG. 1 is a wiring terminal for electrically connecting the organic solar cell module laminated in the film to the outside.
  • FIG. 1 shows a package structure in which a solar cell module composed of two unit solar cell modules connected in parallel is laminated by a transparent barrier film, and in FIG. 2, four unit solar cell modules are connected in series and in parallel, respectively. Shown is a package structure in which a solar cell module is laminated by a transparent barrier film. That is, as shown in Figures 1 and 2, the solar cell module package may be configured to include a solar cell module in which one or more unit solar cell modules are electrically connected to each other, as such a unit solar included in one module package The number of battery modules may vary depending on the required characteristics of the device in which the solar cell is used.
  • Figure 3 is a side cross-sectional process diagram showing a process for manufacturing a solar cell module package through a general laminating process
  • Figure 4 is a front view of the step (c) of FIG.
  • a plurality of solar cell modules 100 are spaced apart from each other between the first barrier film 210 and the second barrier film 220 (step (a)), and the two films are completely adhered to each other.
  • Perform the laminating process step (b)) if possible.
  • a plurality of solar cell module packages 10 separated from each other are cut between neighboring solar cell modules in units of solar cell modules (step (c)).
  • the film border portion 240 formed by bonding the first barrier film 210 and the second barrier film 220 to each other by a laminating process is cut into a straight cutting line C.
  • the uneven portion includes protrusions and recesses arranged in succession.
  • the uneven cut line may be formed in a rectangular shape as shown in (a) of FIG. 5, or may be formed in a wavy curve shape as shown in (b), or may be formed in a triangular shape as shown in (c).
  • FIG. 6 is an enlarged view of a portion of FIG. 5A and a state in which the portion is separated by cutting. 6 shows a state in which a plurality of protrusions 241 and recesses 242 are formed on the uneven cut portion.
  • FIG. 7 is a view for explaining the dimensional characteristics of the concave-convex portion when forming the concave-convex shape in the cut portion according to the present invention.
  • a and b shown in FIG. 7 represent the width of the protrusions or recesses. It is preferable to form a and b the same as each other, but it is also possible to form them differently. In FIG. 7, it is preferable to form the concave-convex portion symmetrically with respect to the center line C between two neighboring solar cell modules, but it may be formed asymmetrically. That is, when the lengths of c and e are the same in FIG. When the distance (2 ⁇ f) between two neighboring solar cell modules is constant, the longer the length (2 ⁇ c) of the protrusion (or recess) is, the shorter d between the inner end of the recess and the solar cell module becomes shorter. You lose.
  • the length of the protrusion of the uneven portion has a direct influence on the adhesive force between the film of the cut portion.
  • the width of the protrusions or recesses and the film width are constant, the longer the length of the protrusions, the more the adhesive force per unit area increases.
  • the adhesive force is affected not only by the length of the protrusions (or recesses) but also by the number of protrusions or recesses.
  • the adhesive force per unit area of the uneven portion can be maximized and the gap between the inner end of the recess and the solar cell module can be formed as far as possible. It is desirable to determine the dimensions of the cut.
  • FIG. 8 is a view for explaining the structure of a solar cell module according to an embodiment of the present invention.
  • (A) and (b) of FIG. 8 are side cross-sectional views of one solar cell module package cut side by side (when cutting to the left or right or up and down based on FIG. ) And (b) have the same shape).
  • the first barrier film 210 and the second barrier film 220 are laminated up and down to surround both surfaces of one solar cell module 100, and the first barrier film The 210 and the second barrier film 220 constitute the adhesive film part 200.
  • the adhesive film unit 200 is the first barrier film 210 and the second barrier film 220, the film border portion 240 and the first and second barrier film formed by mutually bonding each solar cell module It is divided into a module adhesive portion 230 which is combined with.
  • the first barrier film 210 and the second barrier film 220 may be made of an insulating material of a transparent material, and PET (polyethylene terephthalate) may be used.
  • adhesive layers 201 and 202 are formed on one surface of each of the first barrier film 210 and the second barrier film 220, and thus adhesion between films or films / modules is formed.
  • the adhesive layers 201 and 202 may be made of an optical transparent adhesive (OCA) made of an insulating material.
  • OCA optical transparent adhesive
  • the term “transparent” can be interpreted to include concepts that are fully transparent, translucent or partially transparent.
  • a plurality of protrusions 241 and recesses 242 are formed as described above.
  • the protrusion and the recess are symmetric with each other at the left and right cut portions, the technical spirit of the present invention is not limited thereto.
  • FIG. 9 is a view for explaining the principle that the adhesive force is improved in the cut portion of the irregularities formed on the edge of the solar cell module package according to various embodiments of the present invention.
  • the adhesive force per unit area of the cut portion (A) increases in proportion to the length of the protrusion and the number of protrusions.
  • the length of the protrusion is also constant, the adhesive force per unit area is proportional to the number of protrusions. That is, as the number of protrusions in FIG. 9 increases, the adhesive force per unit area ((d)> (c)> (b)> (a)) increases.
  • the adhesive force per unit area increases, so it is preferable to form as many protrusions as possible.
  • the number of protrusions is too large, the cutting process is rather complicated, and the width of the protrusions is too narrow. It is preferable to select an appropriate number of protrusions since it may be easily broken.
  • the concept conceived in the present invention is to increase the adhesion to the same unit area through structural changes (formation of irregularities). That is, the adhesive force is generally proportional to the adhesion area, but when it is necessary to maintain a constant adhesion area as in the technical field of the present invention, it is difficult to increase the adhesion force by increasing the adhesion area. It can be used to increase the adhesion.
  • increasing the adhesive force by forming the shape of the cut line in the shape of the irregularities as in the present invention has the advantage that the amount of film consumed without increasing the area of the package by using a film having the same area.
  • this can achieve two purposes of cutting and adhesive strength through a cutting process that is essential to the manufacturing process of the general solar cell module package, which is a simple process of separating and cutting the package using a single process It also has a very good advantage, which is unexpected at all.
  • Package samples were prepared by keeping the same dimensions and varying the number of protrusions only. Each sample was stored in a 65 ° C / 85% constant temperature and humidity chamber and taken out to measure the efficiency of the solar cell using sunlight having the same wavelength. The results are shown in Table 1 below. The efficiency of the solar cell was calculated by measuring the ratio of electrical energy produced by the solar cell to the total incident solar energy, and was measured by applying the same criteria to each sample.
  • first barrier film 220 second barrier film
  • module adhesive portion 240 film border portion

Abstract

본 발명에 따른 태양전지 모듈 패키지는 태양전지 모듈; 및 상기 태양전지 모듈의 상면 및 하면에 접착되는 제1 베리어 필름 및 제2 베리어 필름으로 구성되는 접착필름부;를 구비하며, 상기 접착필름부는 상기 태양전지 모듈과 접착된 모듈접착부; 및 상기 제1 베리어 필름과 제2 베리어 필름이 서로 접착된 필름테두리부;를 포함하고, 상기 필름테두리부의 일부는 상기 제1 베리어 필름과 제2 베리어 필름 간의 접착력을 증가시켜 수분 및 산소의 침투를 억제하도록 상기 접착필름부의 수평방향으로 요철모양으로 형성되도록 함으로써, 태양전지 모듈 간의 배치 간격을 늘이지 않고도 효율적이고 경제적으로 베리어 필름 간의 접착력을 증가시킬 수 있고 이에 따라 패키지의 내구성을 향상시킴과 동시에, 패키지 내로 외부의 산소 및 수분이 침투되어 태양전지 모듈에 접촉됨으로써 태양전지의 효율을 저하시키는 현상을 간단하게 방지할 수 있는 매우 우수한 효과가 있다.

Description

태양전지 모듈 패키지 및 그 제조방법
본 발명은 태양전지 모듈 패키지 및 그 제조방법에 관한 것이다.
태양전지는 광기전력 효과 (photovoltaic effect)를 이용하여 빛 에너지를 전기적 에너지로 변환하는 장치이다. 한편, 최근 들어 정보 전자산업의 급속한 발전과 함께 차세대 전기전자 소자로서 다양한 유연성 (flexible) 소자가 주목받고 있으며, 유기박막 태양전지 (이하 "유기태양전지"라 함)는 이와 같은 소자의 유연성을 충족시키며, 무기계 태양전지에 비해 소재 비용의 대폭적인 절감이 가능한 장점 또한 갖는다. 또한, 유기태양전지는 그 재료가 되는 유기물의 손쉬운 가공성으로 인하여 스핀 코팅, 스크린 프린팅, 잉크젯, 미세접촉 프린팅법 등을 통하여 저가의 대면적 소자 제작이 가능한 장점을 갖는다.
그러나, 유기태양전지를 구성하는 다양한 고분자는 산소 및 수분과 접촉시 그 물성이 현저히 저하되며 결국 태양전지의 효율이 급감하는 문제가 있다.
따라서, 유기태양전지의 제작시 각각 독립적으로 유기태양전지의 기능을 발휘할 수 있는 유기태양전지 모듈을 산소 및 수분을 포함하는 외부 환경으로부터 차단시킬 필요가 있으며, 일반적으로 일면에 광학 투명 접착제 (Optical Clear Adhesive, OCA)가 도포된 투명 베리어 (barrier) 필름을 이용하여 라미네이팅공정을 거쳐 유기태양전지 모듈을 산소 및 수분으로부터 보호하게 된다.
한편, 이와 같이 유기태양전지 모듈을 투명 베리어 필름으로 라미네이팅하는 공정은 생산 효율성을 위하여, 각각 권취된 긴 롤 (roll) 모양의 두 장의 베리어 필름을 이용하게 되며, 이러한 두 장의 롤 모양의 베리어 필름 사이에 다수의 유기태양전지 모듈을 위치시켜 라미네이팅을 수행하게 된다. 이와 같이 베리어 필름에 의하여 라미네이팅된 다수의 유기태양전지 모듈은 필요에 따라 각각의 유기태양전지 모듈 단위로 절단하여 사용하게 된다.
통상적으로 칼날 프레스 절단기 등을 이용하여 절단공정이 이루어지며, 이때 절단시 가해지는 힘에 의하여 절단에 의하여 형성되는 패키지의 테두리부분은 필름의 측면 테두리 부분에 비하여 상대적으로 필름 간의 접착력이 낮아져 더욱 쉽게 분리되는 문제가 발생한다.
이러한 문제를 방지하기 위하여, 다수의 유기태양전지 모듈의 간격을 넓혀 배치한 후 그 사이를 절단할 수도 있으나, 이와 같이 모듈 간의 간격을 넓히면, 그만큼 생산공정에 소요되는 시간 및 베리어 필름의 양이 증가하게 되어 생산 단가가 상승하는 문제가 발생한다. 또한, 이 경우 각각의 유기태양전지 모듈단위로 절단된 소자의 사이즈가 증가하고, 서로 접착된 두 장의 베리어 필름 사이에 위치하여 유기태양전지 모듈과 전기적으로 연결된 배선단자의 길이가 증가하는 등의 문제 또한 발생하게 된다.
따라서, 서로 이격되어 이웃하는 유기태양전지 모듈 간의 간격을 가능한 짧게 형성하면서도 절단된 부위로 외부의 산소 및 수분의 침투를 효율적이고 경제적으로 차단할 수 있는 새로운 기술 개발이 절실히 요구되는 실정이다.
이에 본 발명에서는 상기 문제점을 해결하고자 서로 이격되어 이웃하는 유기태양전지 모듈 사이에서 서로 접착된 베리어 필름을 수평방향으로 요철모양이 형성되도록 절단함으로써 절단부위의 베리어 필름간의 접착력을 증가시킬 수 있으며, 이에 따라 상기 부위에 산소 및 수분이 침투하는 것을 효율적이고 경제적으로 차단할 수 있음을 발견하였고, 본 발명은 이에 기초하여 완성되었다.
따라서, 본 발명의 제1 관점은 절단부위의 접착력이 향상되어 산소 및 수분의 침투가 효율적이고 경제적으로 차단된 유기태양전지 모듈 패키지를 제공하는 데 있다.
또한, 본 발명의 제2 관점은 절단부위의 접착력이 향상되어 산소 및 수분의 침투가 효율적이고 경제적으로 차단되는 유기태양전지 모듈 패키지의 제조방법을 제공하는 데 있다.
상기 제1 관점을 달성하기 위한 본 발명의 일 구현 예에 따른 태양전지 모듈 패키지 (10)는 태양전지 모듈 (100); 및 상기 태양전지 모듈 (100)의 상면 및 하면에 접착되는 제1 베리어 필름 (210) 및 제2 베리어 필름 (220)으로 구성되는 접착필름부 (200);를 구비하며, 상기 접착필름부 (200)는 상기 태양전지 모듈 (100)과 접착된 모듈접착부 (230); 및 상기 제1 베리어 필름 (210)과 제2 베리어 필름 (220)이 서로 접착된 필름테두리부 (240);를 포함하고, 상기 필름테두리부 (240)의 일부는 상기 제1 베리어 필름 (210)과 제2 베리어 필름 (220)간의 접착력을 증가시켜 수분 및 산소의 침투를 억제하도록 상기 접착필름부 (200)의 수평방향으로 요철모양으로 형성될 수 있다.
본 발명의 다른 구현 예에 따른 태양전지 모듈 패키지 (10)에 있어서, 상기 태양전지 모듈 (100)은 유기태양전지 모듈일 수 있다.
본 발명의 또 다른 구현 예에 있어서, 상기 제1 베리어 필름 (210)또는 제2 베리어 필름 (220)은 투명한 것일 수 있다.
본 발명의 또 다른 구현 예에 있어서, 상기 요철모양은 서로 대응하는 형상의 돌출부 (241)및 함입부 (242)를 포함할 수 있다.
본 발명의 또 다른 구현 예에 있어서, 상기 돌출부 (241) 또는 함입부 (242)의 형상은 직사각형, 삼각형, 곡선형, 또는 무정형일 수 있다.
상기 제2 관점을 달성하기 위한 본 발명에 따른 태양전지 모듈 패키지 (10)의 제조방법은 일면에 접착층이 형성되어 있는 제1 베리어 필름 (210) 및 제2 베리어 필름 (220)을 상기 접착층 (201, 202)이 서로 마주보도록 위치시키고, 상기 제1 베리어 필름 (210) 및 제2 베리어 필름 (220) 사이에 다수의 태양전지 모듈 (100)을 서로 이격되도록 위치시키는 단계; 상기 제1 베리어 필름 (210) 및 제2 베리어 필름 (220)의 일부를 서로 접착시켜 상기 다수의 태양전지 모듈 (100) 각각의 외주연을 따라 필름테두리부 (240)를 형성하고, 상기 제1 베리어 필름 (210) 및 제2 베리어 필름 (220)의 다른 일부를 상기 다수의 태양전지 모듈 (100)에 접착시키는 라미네이팅 단계; 및 상기 제1 베리어 필름 (210)과 제2 베리어 필름 (220) 간의 접착력을 증가시켜 수분 및 산소의 침투를 억제하도록, 서로 이격되어 이웃하는 상기 태양전지 모듈 (100) 사이에 형성된 필름테두리부 (240)를 절단하여, 상기 필름테두리부 (240)의 일부에 상기 제1 베리어 필름 (210) 및 제2 베리어 필름 (220)의 수평방향으로 요철모양을 형성하는 단계;를 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 구현 예에 따른 태양전지 모듈 패키지 (10)의 제조방법에 있어서, 상기 태양전지 모듈 (100)은 유기태양전지 모듈일 수 있다.
본 발명의 또 다른 구현 예에 따른 태양전지 모듈 패키지 (10)의 제조방법에 있어서, 상기 제1 베리어 필름 (210) 또는 제2 베리어 필름 (220)은 투명한 것일 수 있다.
본 발명의 또 다른 구현 예에 따른 태양전지 모듈 패키지 (10)의 제조방법에 있어서, 상기 요철모양은 서로 대응하는 형상의 돌출부 (241) 및 함입부 (242)를 포함하는 것일 수 있다.
본 발명의 또 다른 구현 예에 따른 태양전지 모듈 패키지 (10)의 제조방법에 있어서, 상기 돌출부 (241) 또는 함입부 (242)의 형상은 직사각형, 삼각형, 곡선형, 또는 무정형일 수 있다.
본 발명에 따른 태양전지 모듈 패키지 및 그 제조방법은 패키지의 테두리 부분에 수평방향으로 요철모양이 형성되도록 함으로써, 태양전지 모듈 간의 배치 간격을 늘이지 않고도 효율적이고 경제적으로 베리어 필름 간의 접착력을 증가시킬 수 있고 이에 따라 패키지의 내구성을 향상시킴과 동시에, 패키지 내로 외부의 산소 및 수분이 침투되어 태양전지 모듈에 접촉됨으로써 태양전지의 효율을 저하시키는 현상을 간단하게 방지할 수 있는 매우 우수한 효과가 있다.
도 1 및 2는 태양전지 모듈 패키지를 나타내는 도면이다.
도 3은 종래의 태양전지 모듈 패키지를 제조하는 방법을 나타내는 측단면 공정도이다.
도 4는 도 3에 도시된 태양전지 모듈 패키지를 제조하는 방법의 (c)단계를 나타내는 정면 공정도이다.
도 5는 본 발명에 따른 태양전지 모듈 패키지의 제조방법의 다양한 구현 예에 따른 절단선 모양을 나타낸다.
도 6의 (a)는 도 5의 (a) 일부를 확대하여 절단선을 나타낸 그림이며, 도 6의 (b)는 상기 절단선을 따라 절단되어 분리된 상태를 나타낸다.
도 7은 본 발명에 따른 태양전지 모듈 패키지의 제조방법에 따라 형성되는 요철모양의 다양한 크기 특성을 설명하기 위한 그림이다.
도 8은 본 발명의 일 구현 예에 따른 태양전지 모듈 패키지를 나타내는 측단면도 및 정면도이다.
도 9는 본 발명에 따른 태양전지 모듈 패키지의 테두리부분의 접착력이 증가하는 원리를 설명하기 위한 개념도이다.
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. 아울러, 본 발명을 설명함에 있어서, 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 관련된 공지기술에 대한 상세한 설명은 생략한다.
본 발명의 다양한 구현 예에 따른 태양전지 모듈 패키지 및 그 제조방법에 대한 기술적 사상은 유기태양전지 모듈 패키지 및 그 제조방법에 한정되지 않으며, 무기계 태양전지 모듈 패키지 및 그 제조방법 등을 포함하는 것으로 해석되어야 한다.
본 명세서에서 사용된 용어 "태양전지 모듈"은 각각 독립하여 태양전지의 기능을 발휘할 수 있는 최소단위의 태양전지인 단위 태양전지 모듈이 하나 이상 결합하여 형성된 것을 포함하는 개념으로 해석될 수 있다.
본 명세서에서 사용된 용어 "태양전지 모듈 패키지"는 태양전지 모듈을 외부 환경으로부터 보호하기 위하여 포장되고 내부에 태양전지 모듈을 포함하고 있는 구조체를 의미하는 것으로 해석될 수 있다.
이하, 본 명세서에 첨부된 도 1 내지 9를 참고하여 본 발명에 따른 태양전지 모듈 패키지 및 그 제조방법을 더욱 구체적으로 설명하기로 한다.
도 1 및 2는 유기태양전지 모듈 패키지를 나타내는 도면이다. 도 1 및 2의 유기태양전지는 베리어 필름으로 라미네이팅되어 있다. 도 1의 하단에 아래 방향으로 돌출된 검정색 부분은 필름의 내부에 라미네이팅된 유기태양전지 모듈을 외부와 전기적으로 연결시키는 배선단자이다.
도 1에는 2개의 단위 태양전지 모듈이 병렬로 연결되어 구성된 태양전지 모듈이 투명 베리어 필름에 의하여 라미네이팅된 패키지 구조체가 나타나 있으며, 도 2에는 4개의 단위 태양전지 모듈이 직렬 및 병렬로 각각 연결되어 구성된 태양전지 모듈이 투명 베리어 필름에 의하여 라미네이팅된 패키지 구조체가 나타나 있다. 즉, 도 1 및 2에 나타난 것과 같이, 태양전지 모듈 패키지는 하나 이상의 단위 태양전지 모듈이 서로 전기적으로 연결된 태양전지 모듈을 포함하여 구성되는 것일 수 있으며, 이와 같이 하나의 모듈 패키지에 포함되는 단위 태양전지 모듈의 개수는 태양전지가 사용되는 기기의 요구특성에 따라 달라질 수 있다.
도 3은 일반적인 라미네이팅 공정을 통하여 태양전지 모듈 패키지를 제조하는 과정을 나타내는 측단면 공정도이며, 도 4는 도 3의 (c)단계를 위에서 바라본 정면공정도이다.
도 3을 참고하면, 제1 베리어 필름 (210) 및 제2 베리어 필름 (220) 사이에 다수의 태양전지 모듈 (100)을 이격하여 위치시키고 ((a)단계), 두 장의 필름이 서로 완전히 접착되도록 라미네이팅공정 ((b)단계)을 수행한다. 이와 같은 라미네이팅공정 수행 후, 이웃하는 태양전지 모듈 사이를 각각의 태양전지 모듈 단위로 절단하여 각각 분리된 다수의 태양전지 모듈 패키지 (10)를 제조한다 ((c)단계).
도 4를 참고하면, 라미네이팅공정에 의하여 제1 베리어 필름 (210)과 제2 베리어 필름 (220)이 서로 접착되어 형성된 필름테두리부 (240)를 일직선 모양의 절단선 (C)으로 절단하게 된다.
도 5의 (a) 내지 (c)는 본 발명의 다양한 구현 예에 의하여 요철모양의 절단선을 형성하는 것을 나타내는 도면이다. 요철부는 연속되어 배치된 돌출부 및 함입부를 포함한다. 요철모양의 절단선을 도 5의 (a)와 같이 직사각형으로 형성되거나, (b)와 같이 물결모양의 곡선형으로 형성될 수도 있으며, (c)와 같이 삼각형 모양으로 형성될 수도 있다.
도 6은 도 5의 (a) 일부분을 확대한 그림 및 그 부분이 절단에 의하여 분리된 상태를 나타내는 정면도이다. 도 6의 하단에는 요철모양의 절단부에 다수의 돌출부 (241) 및 함입부 (242)가 형성된 상태가 나타나 있다.
도 7은 본 발명에 따라 절단부에 요철모양을 형성하는 경우 요철부의 치수 특성을 설명하기 위한 그림이다.
도 7에 표기된 a 및 b는 돌출부 또는 함입부의 폭을 나타낸다. a 및 b를 서로 동일하게 형성하는 것이 바람직하나, 이들을 다르게 형성하는 것도 가능하다. 도 7에서 이웃하는 두 개의 태양전지 모듈 사이의 중앙선 (C)을 기준으로 요철부를 좌우 대칭으로 형성하는 것이 바람직하나, 비대칭으로 형성하는 것도 가능하다. 즉, 도 7에서 c 및 e의 길이가 같은 경우 요철부는 모듈 사이의 정 중앙에 위치하게 된다. 서로 이웃하는 두 개의 태양전지 모듈 간의 간격 (2×f)이 일정한 경우, 돌출부 (또는 함입부)의 길이 (2×c)가 길어질수록 함입부의 내측 말단과 태양전지 모듈 간의 최단거리인 d는 짧아지게 된다. 한편, 태양전지 모듈과 필름의 측면 말단 간의 최단거리인 g가 d보다 큰 경우, d가 짧아질수록 외부의 산소 및 수분이 패키지 내에 존재하는 태양전지 모듈에 직접 접촉하게 될 확률이 증가하게 된다. 한편, 후술하는 바와 같이 요철부의 돌출부의 길이는 절단부위의 필름 간의 접착력에 직접적인 영향을 미치게 된다. 돌출부 또는 함입부의 폭 및 필름 폭이 일정한 경우, 돌출부의 길이가 길수록 단위면적당 접착력이 증가하게 된다. 또한, 접착력은 돌출부 (또는 함입부)의 길이뿐만 아니라 돌출부 또는 함입부의 개수에도 영향을 받게 된다. 즉, 필름의 폭이 일정하고 돌출부 (또는 함입부)의 길이가 일정한 경우, 돌출부 (또는 함입부)의 개수가 많아질수록 단위면적당 접착력이 증가하게 된다 (돌출부 또는 함입부의 개수는 a 또는 b와 반비례 관계).
결국, 이웃하는 태양전지 모듈 간의 간격 및 필름의 폭이 일정한 경우, 돌출부의 길이를 길게 형성하고 돌출부의 개수를 많이 형성할수록 절단부위의 접착력이 증가하게 되나, 돌출부의 길이를 너무 길게 형성하게 되면 d가 짧아져 산소 및 수분의 침투 가능성이 오히려 높아지게 된다. 따라서, a (또는 b), c (또는 e), 및 d의 3가지 요소를 고려하여 요철부의 단위면적당 접착력을 극대화시킴과 동시에 함입부의 내부 말단과 태양전지 모듈 간의 간격을 가급적 멀게 형성할 수 있도록 절단부의 치수를 결정하는 것이 바람직하다.
도 8은 본 발명의 일 구현 예에 따른 태양전지 모듈의 구조를 설명하기 위한 그림이다. 도 8의 (a) 및 (b)는 하나의 태양전지 모듈 패키지를 측면으로 절단한 측단면도이다 (도 8의 (c)를 기준으로 좌우 또는 상하로 절단하는 경우 어느 경우라도 도 8의 (a) 및 (b)의 모양은 동일하게 관찰됨). 도 8의 (a)를 참고하면, 하나의 태양전지 모듈 (100)의 양면을 둘러싸고 제1 베리어 필름 (210) 및 제2 베리어 필름 (220)이 상하로 라미네이팅된 구조이며, 상기 제1 베리어 필름 (210)과 제2 베리어 필름 (220)은 접착필름부 (200)를 구성한다. 한편, 상기 접착필름부 (200)는 다시 제1 베리어 필름 (210)과 제2 베리어 필름 (220)이 상호 접착되어 형성된 필름테두리부 (240) 및 제1 및 제2 베리어 필름이 각각 태양전지 모듈과 결합된 부분인 모듈접착부 (230)로 나뉜다. 상기 제1 베리어 필름 (210) 및 제2 베리어 필름 (220)은 투명재질의 절연성 소재로 이루어질 수 있으며, PET (폴리에틸렌테레프탈레이트) 등을 사용할 수 있다. 한편, 상기 제1 베리어 필름 (210) 및 제2 베리어 필름 (220)의 각 일면에는 접착층 (201, 202)이 형성되어 있으며, 이를 통하여 필름 간 또는 필름/모듈 간 접착이 형성된다. 상기 접착층 (201, 202)은 절연성 소재로 이루어진 광학 투명 접착제 (OCA)로 이루어질 수 있다. 본 명세서에서 사용된 용어 "투명"은 완전투명, 반투명 또는 일부 투명을 포함하는 개념으로 해석될 수 있다. 도 8의 (c)에는 전술된 바와 같이 다수의 돌출부 (241) 및 함입부 (242)가 형성된 상태가 도시되어 있다. 도 8의 (c)에서 좌우측 절단부위에서 돌출부 및 함입부가 서로 대칭인 것으로 도시되어 있으나, 본 발명의 기술적 사상이 이에 한정되는 것은 아니다.
도 9는 본 발명의 다양한 구현 예에 따른 태양전지 모듈 패키지의 테두리에 형성된 요철모양의 절단부위에서 접착력이 향상되는 원리를 설명하기 위한 그림이다.
앞서 설명한 바와 같이, 필름의 폭 및 모듈 간의 거리가 고정된 경우 절단부위 (A)의 단위면적당 접착력은 돌출부의 길이 및 돌출부의 개수에 비례하여 증가하게 된다. 한편, 돌출부의 길이도 일정한 경우라면, 단위면적당 접착력은 돌출부의 개수에 비례하게 된다. 즉, 도 9에서 돌출부의 개수가 증가할수록 ((d)>(c)>(b)>(a)) 단위면적당 접착력이 증가하게 된다. 결국, 돌출부의 개수가 많아질수록 단위면적당 접착력이 증가하게 되므로 가급적 돌출부의 개수를 많이 형성하는 것이 바람직하나, 돌출부의 개수가 너무 많아지게 되면 절단공정이 오히려 복잡하게 되고, 돌출부의 폭이 지나치게 좁아져 오히려 쉽게 파손될 우려가 있으므로 적당한 돌출부의 개수를 선택하는 것이 바람직하다.
본 발명에서 착안된 개념은 구조적 변경 (요철부 형성)을 통하여 동일한 단위면적에 대한 접착력을 증가시키는 것이다. 즉, 접착력은 일반적으로 접착면적에 비례하는 것이나, 본 발명의 기술분야와 같이 접착면적을 일정하게 유지해야할 필요가 있는 경우는 접착면적을 증가시킴으로써 접착력을 증가시키기 곤란하므로 본 발명에서 사용된 요철모양을 이용하여 접착력을 증가시킬 수 있는 것이다.
특히, 본 발명에서와 같이 절단선의 모양을 요철모양으로 형성함으로써 접착력을 증가시키는 것은 동일한 면적을 갖는 필름을 이용함으로써 패키지의 면적을 증가시키지 않고 소모되는 필름의 양도 일정한 장점을 갖는다. 또한, 이는 일반적인 태양전지 모듈 패키지의 제조공정에 필수적으로 수반되는 절단공정을 통하여 절단 및 접착력 증가의 두 가지 목적을 달성할 수 있으며, 이는 하나의 공정을 이용하여 매우 간단한 방법으로 패키지 분리 및 절단부위의 접착력증가라는 전혀 예측하지 못한 매우 우수한 장점을 갖기도 한다.
[요철모양 절단부 형성에 따른 태양전지의 효율 증가도 평가]
폭×길이가 16㎝×150㎝인 PET필름 두 장 사이에 가로×세로가 10㎝×10㎝인 태양전지 모듈을 10개를 6㎝ 간격으로 배치하여 라미네이팅한 후, 요철모양의 칼날을 이용하여 각 모듈 사이를 절단하여 태양전지 모듈 패키지를 제작하였다.
각각 다른 치수를 동일하게 유지하고 돌출부의 개수만을 달리하여 패키지 샘플을 제작하였으며, 각 샘플을 65℃/85% 항온항습챔버에 보관후 꺼내어 동일한 파장을 갖는 태양광을 이용하여 태양전지의 효율을 측정하였고, 그 결과를 하기 표 1에 나타내었다. 태양전지의 효율은 입사된 총 태양광에너지에 대하여 태양전지가 생산하는 전기적 에너지의 비율을 측정함으로써 계산하였고, 각각의 샘플마다 동일한 기준을 적용하여 측정하였다.
표 1
Figure PCTKR2015006341-appb-T000001
상기 표 1을 참고하면, 동일한 상대습도에서 절단부위의 돌출부의 개수가 증가할수록 태양전지의 효율이 증가하는 것을 확인할 수 있으며, 이는 돌출부의 개수가 증가할수록 절단부위의 접착력이 증가하여 챔버 내의 산소 및 수분 침투를 효율적으로 차단한 결과인 것으로 평가되며, 이는 본 발명에 따른 태양전지 모듈 패키지 및 그 제조방법의 우수한 접착력 증대 효과를 직접적으로 뒷받침하는 결과인 것으로 해석된다.
[부호의 설명]
10: 태양전지 모듈 패키지 100: 태양전지 모듈
200: 접착필름부 201, 202: 접착층
210: 제1 베리어 필름 220: 제2 베리어 필름
230: 모듈접착부 240: 필름테두리부
241: 돌출부 242: 함입부

Claims (10)

  1. 태양전지 모듈; 및
    상기 태양전지 모듈의 상면 및 하면에 접착되는 제1 베리어 필름 및 제2 베리어 필름으로 구성되는 접착필름부;를 구비하며,
    상기 접착필름부는 상기 태양전지 모듈과 접착된 모듈접착부; 및
    상기 제1 베리어 필름과 제2 베리어 필름이 서로 접착된 필름테두리부;를 포함하고,
    상기 필름테두리부의 일부는 상기 제1 베리어 필름과 제2 베리어 필름 간의 접착력을 증가시켜 수분 및 산소의 침투를 억제하도록 상기 접착필름부의 수평방향으로 요철모양으로 형성된 태양전지 모듈 패키지.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 태양전지 모듈은 유기태양전지 모듈인 태양전지 모듈 패키지.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 제1 베리어 필름 또는 제2 베리어 필름은 투명한 태양전지 모듈 패키지.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 요철모양은 서로 대응하는 형상의 돌출부 및 함입부를 포함하는 태양전지 모듈 패키지.
  5. 청구항 4에 있어서,
    상기 돌출부 또는 함입부의 형상은 직사각형, 삼각형, 곡선형, 또는 무정형인 태양전지 모듈 패키지.
  6. 일면에 접착층이 형성되어 있는 제1 베리어 필름 및 제2 베리어 필름을 상기 접착층이 서로 마주보도록 위치시키고, 상기 제1 베리어 필름 및 제2 베리어 필름 사이에 다수의 태양전지 모듈을 서로 이격되도록 위치시키는 단계;
    상기 제1 베리어 필름 및 제2 베리어 필름의 일부를 서로 접착시켜 상기 다수의 태양전지 모듈 각각의 외주연을 따라 필름테두리부를 형성하고, 상기 제1 베리어 필름 및 제2 베리어 필름의 다른 일부를 상기 다수의 태양전지 모듈에 접착시키는 라미네이팅 단계; 및
    상기 제1 베리어 필름과 제2 베리어 필름 간의 접착력을 증가시켜 수분 및 산소의 침투를 억제하도록, 서로 이격되어 이웃하는 상기 태양전지 모듈 사이에 형성된 필름테두리부를 절단하여, 상기 필름테두리부의 일부에 상기 제1 베리어 필름 및 제2 베리어 필름의 수평방향으로 요철모양을 형성하는 단계;를 포함하는 태양전지 모듈 패키지의 제조방법.
  7. 청구항 6에 있어서,
    상기 태양전지 모듈은 유기태양전지 모듈인 태양전지 모듈 패키지의 제조방법.
  8. 청구항 6에 있어서,
    상기 제1 베리어 필름 또는 제2 베리어 필름은 투명한 태양전지 모듈 패키지의 제조방법.
  9. 청구항 6에 있어서,
    상기 요철모양은 서로 대응하는 형상의 돌출부 및 함입부를 포함하는 태양전지 모듈 패키지의 제조방법.
  10. 청구항 9에 있어서,
    상기 돌출부 또는 함입부의 형상은 직사각형, 삼각형, 곡선형, 또는 무정형인 태양전지 모듈 패키지의 제조방법.
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