WO2017131306A1 - 플렉서블 센서 모듈 및 이의 제조 방법 - Google Patents

플렉서블 센서 모듈 및 이의 제조 방법 Download PDF

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김수현
윤원기
이재덕
이헌민
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Definitions

  • the present invention relates to a sensor module including a solar cell and a manufacturing method thereof.
  • the sensor module means a device configured to integrate a sensor unit, a power supply unit, a communication unit, and the like.
  • the sensor module In order to operate each sensor included in the sensor module, a separate energy source is required, and chemical cells, which are generally primary cells, are used. Since the chemical cells require periodic charging or replacement, there is a problem that the ease of use is inferior, and to solve these problems, the sensor module may be configured by including a solar cell that does not need a separate replacement or charging of energy. However, in order to use the solar cell as an energy source of the sensor module, a high efficiency solar cell is required, and when the solar cell is included therein, the size of the sensor module becomes large. As the size of the sensor module increases, a problem arises in that the installation location is restricted.
  • a sensor module having a new structure having a characteristic that the sensor module is integrated and does not increase in size, and has a flexible characteristic and can be installed on a curved surface.
  • the present invention is to propose a flexible sensor module including a solar cell capable of supplying energy for driving the sensor module.
  • the present invention is to propose a new structure in which the flexible sensor module can be integrated.
  • the present invention is to propose a method of manufacturing a flexible sensor module having the above structure.
  • a flexible sensor module includes: a sensor unit positioned to be exposed to the outside for measurement of external environmental information on a first substrate; A solar cell disposed in parallel with the sensor unit and generating power by receiving light; A wireless communication unit positioned on one side of the first substrate and transmitting information measured from the sensor unit to an external server; And a chemical cell positioned on the other side of the first substrate and supplied with power from the solar cell, and charged to supply the charged power to the sensor unit and the wireless communication unit.
  • a compound layer positioned on a second substrate to generate power supplied to the sensor unit by receiving light; And a metal electrode formed on the surface of the compound layer.
  • the senor unit, the solar cell, the wireless communication unit, and the chemical cell are disposed at different positions on the first substrate, respectively.
  • the solar cell may be positioned on at least one of the wireless communication unit and the chemical cell so as to be exposed to the outside and absorb light.
  • the metal electrode may connect the solar cell, the sensor unit, the wireless communication unit, and the chemical cell, respectively, and the metal electrode may include: an upper metal electrode formed on the compound layer; And a lower metal electrode positioned between the second substrate and the compound layer and positioned opposite to the upper metal electrode with respect to the compound layer.
  • the sensor unit is exposed to the outside to measure at least one of an external temperature, humidity, gas concentration, and illuminance.
  • the compound layer is formed by laminating group 3 and group 5 compounds.
  • the Group 3 and Group 5 compounds may be made of gallium (Ga) and arsenic (As).
  • a sensor unit is disposed on a first substrate and measures external environmental information;
  • a solar cell positioned on the sensor unit;
  • a wireless communication unit disposed in parallel with the solar cell on the first substrate and transmitting information measured from the sensor unit to an external server;
  • a chemical cell disposed parallel to the wireless communication unit on the first substrate, charged with power supplied from the solar cell, and supplying charged power to the sensor unit and the wireless communication unit.
  • a second substrate disposed to face the first substrate;
  • a compound layer positioned on the second substrate to generate power supplied to the sensor unit by receiving light;
  • a metal electrode formed on the surface of the compound layer;
  • the metal electrode may connect the solar cell, the sensor unit, the wireless communication unit, and the chemical cell to each other, and the metal electrode may include: an upper metal electrode formed on the compound layer; And a lower metal electrode positioned between the second substrate and the compound layer and positioned opposite to the upper metal electrode based on the compound layer.
  • the solar cell may be disposed to face each other by being stacked in the order of the second substrate, the lower metal electrode, the compound layer, and the upper metal electrode on both sides of the through hole. have.
  • the sensor unit may be exposed to the outside through each of the through holes to measure at least one of an external temperature, humidity, gas concentration, and illuminance.
  • the solar cell further includes a seal covering the surface of the solar cell to limit exposure to the outside.
  • the signal amplifier may further include a signal amplification unit positioned parallel to the sensor unit on the first substrate and amplifying a signal measured by the sensor unit.
  • a method of manufacturing a flexible sensor module includes: a first step of forming a semi-finished product by stacking a sensor unit, a chemical cell, and a wireless communication unit on a first substrate; And a second step of forming a solar cell, wherein the second step comprises: forming a lower metal electrode on a second substrate disposed to face the first substrate; Forming a Group 3 and Group 5 compound layer on the lower metal electrode; Forming an upper metal electrode on the Group 3 and Group 5 compound layers to expose a portion of the Group 3 and Group 5 compound layers to the outside; And forming a through hole through the stacked second substrate, the lower metal electrode, the group 3 and 5 compound layers, and the upper metal electrode, and forming the solar cell after forming the semi-finished product.
  • the third step of coupling the solar cell on the semi-finished product by combining the solar cell on the semi-finished product, or after forming the solar cell to form the semi-finished product.
  • the forming of the through hole may include exposing the lower metal electrode to the outside by removing a portion of the group III and Group 5 compound layers exposed to the outside; And perforating the lower metal electrode and the second substrate to expose the sensor unit to the outside.
  • the method may further include a fourth step of covering the surface of the solar cell with a seal to prevent the solar cell coupled to the semifinished product from contacting air.
  • the present invention having the above configuration, it can supply energy for the operation of the sensor module, including a high-efficiency solar cell, and because of its flexible characteristics, the user attaches to a curved surface to perform the function of the sensor module. You can do that.
  • the sensor module having a through hole has a structure that exposes the sensor to the outside, it is possible to implement the sensor module without increasing the size of the sensor module.
  • FIG. 1 is a perspective view of a flexible sensor module including a solar cell.
  • FIG. 2 is a side view illustrating a structure of the flexible sensor module of FIG. 1.
  • FIG. 2 is a side view illustrating a structure of the flexible sensor module of FIG. 1.
  • FIG 3 is a side view showing the structure of a solar cell.
  • FIG. 4 is a side view illustrating a sealing part of the solar cell of FIG. 3 covered from above.
  • FIG. 4 is a side view illustrating a sealing part of the solar cell of FIG. 3 covered from above.
  • FIG. 5 is a perspective view illustrating another embodiment of the flexible sensor module of FIG. 1.
  • FIG. 5 is a perspective view illustrating another embodiment of the flexible sensor module of FIG. 1.
  • FIG. 6 is a side view showing another embodiment of a flexible sensor module.
  • FIG. 7 is a side view illustrating a structure of the solar cell included in FIG. 6.
  • FIG. 7 is a side view illustrating a structure of the solar cell included in FIG. 6.
  • FIG. 8A and 8B are conceptual views illustrating a sensor part and an upper metal electrode exposed by a through hole included in FIG. 7.
  • FIG. 9 is a conceptual diagram showing a connection relationship of each configuration of the sensor module.
  • FIG. 10 is a conceptual diagram illustrating a manufacturing method of a sensor module.
  • 11A to 11D are flowcharts illustrating each step of the manufacturing method of the sensor module.
  • FIG. 1 is a perspective view illustrating the flexible sensor module 100
  • FIG. 2 is a side view illustrating a structure of the flexible sensor module 100.
  • the flexible sensor module 100 includes a sensor unit 110, a solar cell 120, a wireless communication unit 130, and a chemical cell 140, and as shown in FIG. 1, each of these components is horizontal on the same substrate. It is stacked and have an integrated structure. As shown in FIG. 1, in the flexible sensor module 100, the first substrate 111 is positioned below the sensor unit 110, the solar cell 120, the wireless communication unit 130, and the chemical cell 140 thereon. ) Is located.
  • the flexible sensor module 100 may collect external environment information by the sensor unit 110 and transmit the information to the outside through the wireless communication unit 130.
  • the solar cell 120 may be used. The power is supplied to perform the function, and in an environment without light, normal operation is possible by storing a part of the power generated by the solar cell 120 in the chemical cell 140.
  • the sensor unit 110, the solar cell 120, the wireless communication unit 130, and the chemical cell 140 are positioned on the first substrate 111, and specific positions and arrangements of the respective components may be various. Therefore, the present invention is not limited to the structure and arrangement shown in FIG. In addition, as long as each structure is located on the same board
  • the substrate in the present invention supports each component, and serves to electrically interconnect each component through a connection line formed on the substrate. Since the substrate included in the present invention has a flexible characteristic, the flexible sensor module 100 may be attached to a wall or an apparatus having a curved or curved surface.
  • the substrate includes a first substrate 111 and a second substrate 121.
  • the first substrate 111 and the second substrate 121 are made of a synthetic resin series having a thickness of 1 mm or less and have a characteristic of being bent or curved.
  • the first substrate 111 and the second substrate 121 are not limited to the present material.
  • FIG 2 shows each configuration of the flexible sensor module 100. Each configuration included in the flexible sensor module 100 and the interaction of each configuration will be described.
  • the sensor unit 110 may be fixed on the first substrate 111 through various means such as lead or synthetic resin.
  • the sensor unit 110 serves to measure external environmental information, and the sensor unit 110 is exposed to the outside to measure at least one of external temperature, humidity, gas concentration, and illuminance.
  • the sensor unit 110 may include at least one of a temperature sensor, a humidity sensor, a gas concentration sensor, and an illuminance sensor, or may be a composite sensor or a plurality of different sensors serving as the sensors. It may be configured.
  • the sensor unit 110 may measure gas concentration, temperature, humidity, illuminance, etc. according to a purpose of use, and a plurality of sensors may be combined to perform various functions.
  • the structure and shape of the sensor unit 110 is not particularly limited. However, since the sensor unit 110 will generally have the form of a module, the sensor unit 110 will also preferably include a substrate having a flexible characteristic as a configuration.
  • the sensor unit 110 since the sensor unit 110 must perform a function of measuring external environmental information, the sensor unit 110 is positioned to be exposed to the outside.
  • the wireless communication unit 130 may be located on one side of the first substrate 111, and may be located in parallel with the sensor unit 110 located on one side of the first substrate 111.
  • the wireless communication unit 130 serves to transmit information measured from the sensor unit 110 to an external server, and may perform a wireless communication function by selecting a relatively wide range of about 1.56 MHz to 2.54 GHz as a frequency.
  • Information such as temperature, gas concentration, illuminance, and humidity measured by the sensor unit 110 may be transmitted to an external server through the wireless communication unit 130, and the user may transmit the transmitted information to a computer, a smartphone, a laptop, or the like. You will be able to receive and verify through various devices.
  • the wireless communication unit 130 may be configured to have a thickness of less than 1mm to have a flexible characteristic. Since the wireless communication unit 130 does not have to be exposed to the outside, there is no limitation in the position where the wireless communication unit 130 is disposed. As shown in FIG. 2, the wireless communication unit 130 is fixed to one side on the first substrate 111 by using lead or synthetic resin. That is, the wireless communication unit 130 is positioned on the same plane as the sensor unit 110.
  • the chemical cell 140 serves to supply power to each component by converting chemical energy into electrical energy, and may be configured as a secondary battery including zinc (Zn), lithium (Li), and the like. Chemical cell 140 may be made of a thickness within 1mm, so as to have a flexible characteristic. When the solar cell 120 is in an environment in which power cannot be generated, the chemical cell 140 stores the stored power so that the sensor unit 110 and the wireless communication unit 130 can operate. 130).
  • the chemical cell 140 may be positioned on one side of the first substrate 111 and positioned on the same plane as the wireless communication unit 130 and the sensor unit 110.
  • the chemical cell 140 is charged by receiving power from the solar cell 120, and the charged power is not absorbed by the solar cell 120 and thus does not generate power. It serves to supply power for the operation of the communication unit 130.
  • the chemical cell 140 supplies charged power to the sensor unit 110 and the wireless communication unit 130 to operate them.
  • the chemical cell 140 is positioned on the same plane as the sensor unit 100, the wireless communication unit 130, and the solar cell 120.
  • the sensor unit 110, the wireless communication unit 130, and the chemical cell 140 positioned on the first substrate 111 may include a first substrate because an adhesive material 10 is interposed between the components. It can be fixed at a specific position on the (111).
  • 3 and 4 illustrate the structure of the solar cell 120.
  • the solar cell 120 converts solar energy into electrical energy, and converts light energy generated from the sun into electrical energy. 1 and 2, the solar cell 120 is positioned on one side of the first substrate 111 and is coplanar with the sensor unit 110, the chemical cell 140, and the wireless communication unit 130. It is located at.
  • the solar cell 120 includes a second substrate 121, a compound layer 123, and a metal electrode 125.
  • the second substrate 121 faces the first substrate 111.
  • the second substrate 121 serves to support the metal electrode 125 and the compound layer 123 at the bottom.
  • the second substrate 121 is connected to the first substrate 111 through a copper electrode formed on the second substrate 121, and is connected to the sensor unit 110, the chemical battery 140, and the wireless communication unit 130. .
  • the second substrate 121 is the same as the contents of the substrate described above.
  • the compound layer 123 of the solar cell 120 When light enters the compound layer 123 of the solar cell 120, electrons and holes are generated by light energy. Many carriers of the p-type semiconductor form holes and few carriers form electrons. When the electrons and holes diffuse to the surroundings due to the electrons and holes formed by the light and the density difference formed by the light, and the potential difference reaches the p-n junction, the electrons and holes are separated by the strong electric field. Electrons diffused from the p-type semiconductor move toward the n-type semiconductor, holes diffused from the n-type semiconductor move toward the p-type semiconductor, and a power source can be produced by the principle of current flow.
  • the upper metal electrode 125a and the lower metal electrode 125b of the solar cell 120 serve as n layers and p layers, respectively.
  • the compound layer 123 is positioned on the second substrate 121, and serves to generate power by separating light from electrons by receiving light.
  • the compound layer 123 is formed in such a manner that the Group 3 and Group 5 compounds are stacked.
  • the Group 3 and Group 5 compounds are formed by the combination of Group 3 and Group 5 elements on the periodic table.
  • Gallium (Ga) may be used as the Group 3 element
  • arsenic (As) may be used as the Group 5 element.
  • the compound layer 123 may be formed of a unit thin film of about 3 ⁇ m or less to have flexible characteristics.
  • Ga gallium
  • As arsenic
  • the solar cell 120 including gallium (Ga) and arsenic (As) may have high power generation efficiency even at a thin thickness within 3 ⁇ m, and may be bent to have flexible characteristics.
  • the sensor module formed therein may have a thin, compact appearance and light characteristics.
  • the metal electrode 125 is formed on the surface of the compound layer 123, and the metal electrode 125 includes an upper metal electrode 125a and a lower metal electrode 125b.
  • the upper metal electrode 125a is positioned over the compound layer 123, and the upper metal electrode 125a includes a finger 125a '(see FIG. 8) and a bus bar 125a "(see FIG. 8).
  • 125b is positioned between the second substrate and the compound layer 123 and positioned opposite to the upper metal electrode 125a with respect to the compound layer 123.
  • the upper metal electrode 125a and the lower metal electrode 125b serve as electrodes for forming electrons and holes in front and rear of the compound layer 123 to collect charges formed by light.
  • the upper metal electrode 125a forms n layers
  • the lower metal electrode 125b forms p layers.
  • the upper metal electrode 125a and the lower metal electrode 125b are formed using a metal paste, and the upper metal electrode 125a is generally used with an aluminum (Al) paste, and the lower metal electrode As for 125b, silver paste is generally used.
  • the photoelectric effect When the solar cell 120 is irradiated with sunlight, photoelectric effect is generated by the interaction between the compound layer 123, the upper metal electrode 125a, and the lower metal electrode 125b to generate an electromotive force, and the generated power is stored. Or by being connected to a device requiring power.
  • the photoelectric effect means absorbing light and generating electric charges.
  • the solar cell 120 may further include a seal 150 covering the surface of the solar cell 120 to limit the exposure of the solar cell 120 to the outside, as shown in FIG. 4.
  • the seal 150 is located above the solar cell 120.
  • the sealing unit 150 may be made of a transparent synthetic resin to prevent the solar cell 120 is exposed to the outside to prevent infiltration or contamination of moisture.
  • the synthetic resin may be made of a material such as PVC.
  • FIG 5 is another embodiment of a flexible sensor module 100 according to the present invention.
  • the flexible sensor module 100 includes a sensor unit 110, a solar cell 120, a wireless communication unit 130, and a chemical cell 140, and each of these components is stacked on a substrate.
  • each of the components may not be stacked side by side horizontally, but may be formed in a stacked type in which other components are stacked on some components.
  • the flexible sensor module 100 has a chemical cell 140 and a wireless communication unit 130 disposed below, and a sensor unit 110 and a sun above the chemical cell 140 and the wireless communication unit 130.
  • Battery 120 may be located.
  • the wireless communication unit 130 is positioned below the solar cell 120 and the chemical cell 140 is positioned below the sensor unit 110, but the solar cell 120 and the sensor unit ( The positions of 110 may be interchanged. However, since the solar cell 120 absorbs light from the outside to generate power, and the sensor unit 110 is exposed to the outside to measure external environmental information, the solar cell 120 and the sensor unit 110. Should be positioned to be exposed to the outside. The chemical cell 140 and the wireless communication unit 130 may not be positioned to be exposed to the outside because the chemical cell 140 and the wireless communication unit 130 have no problem in performing a function even if they are not exposed.
  • the solar cell 120 may be positioned on at least one of the wireless communication unit 130 and the chemical cell 140 so as to be exposed to the outside to absorb light, and the sensor unit 110 may measure external environmental information.
  • the electronic device may be positioned on at least one of the wireless communication unit 130 and the chemical cell 140.
  • FIG. 6 illustrates another embodiment of the flexible sensor module 100, and illustrates a state of the flexible sensor module 100 in which the through hole 127 is formed.
  • 7 illustrates a structure of the solar cell 120 having the through hole 127.
  • the flexible sensor module 100 includes a sensor unit 110, a solar cell 120, a wireless communication unit 130, and a chemical cell 140, and each of these components is stacked on a substrate.
  • the sensor unit 110, the wireless communication unit 130, and the chemical cell 140 may be arranged side by side on the first substrate 111, and the solar cell 120 is positioned thereon.
  • the positions of the sensor unit 110, the wireless communication unit 130, and the chemical cell 140 are not limited to the structure shown in FIG. 6, and the positions may be changed.
  • the substrate included in the flexible sensor module 100 has a flexible characteristic and is configured to include such a substrate, it may be attached to a wall or an apparatus having a curved or curved surface as described above.
  • the sensor unit 110 is positioned on the first substrate 111.
  • the sensor unit 110 is exposed to the outside through the through hole 127 formed in the solar cell 120 to measure at least one of an external temperature, humidity, gas concentration, and illuminance. Description of the sensor unit 110 is as described above.
  • the wireless communication unit 130 may be positioned on the first substrate 111 and positioned on the same plane as the sensor unit 110 or beneath the sensor unit 110.
  • the chemical cell 140 may be disposed in parallel with the sensor unit 110 or be disposed under the sensor unit 110. As shown in FIG. 6, the sensor unit 110, the wireless communication unit 130, and the chemical cell 140 are arranged side by side on the first substrate 111. Each of these components includes an adhesive material interposed between the components. It is possible to be fixed to a specific position on the first substrate 111 by the (10).
  • the solar cell 120 is positioned above the sensor unit 110, and has a structure in which the sensor unit 110 is exposed to the outside by the through hole 127 of the solar cell 120.
  • the solar cell 120 includes a second substrate 121, a compound layer 123, a metal electrode 125, and a through hole 127 penetrating them.
  • the second substrate 121 is disposed to face the first substrate 111 and serves to support the metal electrode 125 and the compound layer 123 at the bottom.
  • the second substrate 121 mutually connects the sensor unit 110, the chemical cell 140, and the wireless communication unit 130 positioned below the second substrate 121 through a copper electrode disposed on the second substrate 121.
  • the compound layer 123 is positioned on the second substrate 121 and is formed in such a manner that the Group 3 and Group 5 compounds are stacked.
  • Gallium (Ga) may be used as the Group 3 element
  • arsenic (As) may be used as the Group 5 element.
  • the metal electrode 125 is formed on the surface of the compound layer 123, and the metal electrode 125 includes an upper metal electrode 125a and a lower metal electrode 125b.
  • FIG. 8A illustrates the upper metal electrode 125a formed around the sensor A exposed to the outside by the through hole 127
  • FIG. 8B illustrates the outside through the through hole 127.
  • the upper metal electrode 125a is formed around the sensors A, B, and C and the sensors A, B and C exposed to each other.
  • the upper metal electrode 125a is positioned on the compound layer 123, and the upper metal electrode 125a includes a finger 125a 'and a bus bar 125a ".
  • the plurality of dotted lines extending in the horizontal direction are the upper metal electrodes.
  • a finger 125a 'of 125a is shown, and a dotted line extending in the longitudinal direction and located at both ends of the finger 125a' represents a busbar 125a ".
  • the finger 125a ′ contacts the compound layer 123 in a large area and receives a current formed in the compound layer 123.
  • the bus bar 125a ′′ is connected to the finger 125a ′ and receives current by the finger 125a ′ to collect current formed in the compound layer 123.
  • the lower metal electrode 125b is positioned between the second substrate and the compound layer 123 and positioned opposite to the upper metal electrode 125a based on the compound layer 123.
  • the upper metal electrode 125a and the lower metal electrode 125b serve as electrodes for forming electrons and holes in front and rear of the compound layer 123 to collect charges formed by light.
  • the upper metal electrode 125a forms n layers
  • the lower metal electrode 125b forms p layers.
  • the upper metal electrode 125a and the lower metal electrode 125b are formed by using a metal paste, and the upper metal electrode 125a generally uses an aluminum (Al) paste, and the lower metal. As the electrode 125b, a silver paste is generally used.
  • the solar cell 120 includes a second substrate 121, a lower metal electrode 125b, a compound layer 123, and an upper metal electrode 125a on both sides of the through hole 127. Laminated to have a structure arranged to face each other.
  • the through hole 127 serves to penetrate the upper and lower portions of the solar cell 120 to expose the sensor unit 110 to the outside. If the sensor unit 110 can be exposed to the outside, the shape of the through hole 127 is not particularly limited.
  • the sensor unit 110 may be exposed to the outside by the through hole 127 formed in the solar cell 120, and the sensor unit 110 may measure external environmental information. Exposing the sensor unit 110 to the outside through the through hole 127 has an advantage in terms of the arrangement and space utilization of the module, as compared to separately positioned on the left or right side of the solar cell 120. In addition, when forming a single substrate, it is possible to minimize the unnecessary dead area (dead area) existing in the substrate.
  • the position at which the through hole 127 is formed in the solar cell 120 is not particularly limited, but the metal electrode 125 of the solar cell 120 should be configured to have symmetry around the through hole 127 to generate high power generation efficiency. Since the through-hole 127 is preferably formed to expose the sensor module in the central portion of the solar cell 120.
  • the solar cell 120, the sensor unit 110, the wireless communication unit 130, and the chemical cell 140 are connected to each other by connecting lines formed on the first substrate 111 and the second substrate 121.
  • the chemical cell 140 and the solar cell 120 can supply power to each component.
  • the connecting line is usually made of metal, of which copper will be common.
  • the solar cell 120 is connected to the chemical cell 140 and configured to store power generated by the solar cell 120 in the chemical cell 140.
  • the battery 140 is connected to the sensor unit 110 and the wireless communication unit 130, respectively.
  • the sensor unit 110 and the wireless communication unit 130 are powered by the solar cell 120 in an environment that can receive light from the outside, the chemical cell charged by the solar cell 120 in an environment without light Power is received from 140.
  • the connection line between each configuration will be made of a plurality so that the connection can be maintained even if one line is disconnected.
  • the sensor module 100 is a signal amplification unit (not shown) that amplifies a signal measured by the sensor unit 110 while being positioned in parallel with the sensor unit 110 and the chemical cell 140 positioned on the first substrate 111. ) May be further included. There is no particular limitation on the structure and shape of the signal amplifier (not shown).
  • the flexible sensor module 100 may further include a seal 150 covering the surface of the solar cell 120 to limit the exposure of the solar cell 120 to the outside.
  • the description regarding the seal 150 is as described above.
  • the sensor unit 110 Since the sensor unit 110 is exposed to the outside to measure external environmental information, the sensor unit 110 should be configured so that the exposure is not limited by the sealing unit 150, as shown in FIGS. 6 and 7.
  • the sealing unit 150 covers each component of the solar cell 120 while exposing the sensor unit 110 to the outside. Therefore
  • the sensor unit exposed by one through hole 127 formed in the solar cell 120 serves to measure external environmental information.
  • the sensor module 100 Since the sensor module 100 has a configuration in which the sensor unit 110 is exposed to the outside through the through hole 127 formed in the solar cell 120, the sensor module 100 can optimize the configuration and improve efficiency. have. In addition, the sensor module 100 may be bent due to its flexible characteristics, and may be freely attached to a curved surface because of its thin thickness.
  • the sensor unit 110 may measure gas concentration, illuminance, temperature, humidity, etc. according to the type of sensor attached thereto, and may transmit information through the wireless communication unit 130 to receive a smartphone, a notebook, a tablet PC having a receiving function. Can provide information to the computer.
  • FIG. 10 is a diagram illustrating a method of manufacturing the sensor module 100 having the through hole 127. However, this may be available for manufacturing the sensor module 100 as shown in FIG. 2 without the through hole 127.
  • the sensor module 100 may be manufactured through a first step, a second step, a third step, and a fourth step.
  • the first step is to form a semi-finished product by stacking the sensor unit 110, the chemical cell 140, and the wireless communication unit 130 on the first substrate 111.
  • the sensor unit 110, the chemical cell 140, and the wireless communication unit 130 are located on the same plane on the first substrate 111 as described in the structure of the sensor module 100 of FIG. 6. It is arranged parallel to each other and the adhesive material 10 is interposed therebetween to be fixed.
  • the second step is to form the solar cell 120.
  • the second step includes forming the lower metal electrode 125b on the second substrate 121, forming the group 3 and group 5 compound layers 123 on the lower metal electrode 125b, and forming the group 3 and group 5 compound layers ( Forming an upper metal electrode 125a on the 123, penetrating through the stacked second substrate 121, the lower metal electrode 125b, the group 3 and 5 compound layers 123, and the upper metal electrode 125a. Forming a hole 127.
  • a portion of the Group 3 and Group 5 compound layer 123 exposed to the outside is chemically removed and the lower metal electrode 125b is moved to the outside.
  • Exposing the sensor unit 110 to the outside by forming the through hole 127 may be formed by perforating the exposed lower metal electrode 125b and the second substrate 121 using a laser, a cutter, and punching.
  • the method of forming the through hole 127 in the solar cell 120 removes the compound layer 123 exposed between the upper metal electrodes 125a by a chemical method, and exposes the exposed lower metal electrodes 125b and the first. 2 substrate 121 can be formed by perforating using a method such as laser, cutter, punching.
  • the solar cell 120 is formed to combine the solar cell 120 on the semi-finished product or form the solar cell 120.
  • the semi-finished product it means the step of coupling the solar cell 120 on the semi-finished product.
  • the third step is to combine the semi-finished product and the solar cell 120, to combine the solar cell 120 formed by the second step on the semi-finished product formed by the first step, or to the second step After forming the solar cell 120 by means of forming a semi-finished product by the first step means a step of combining them.
  • the third step may be performed by combining the semi-finished product formed by the first step and the solar cell 120 formed by the second step after the first step and the second step are formed in parallel.
  • the fourth step means covering the surface of the solar cell 120 with a seal 150 to prevent the solar cell 120 coupled on the semifinished product from contacting air. do.
  • the sealing part 150 has the same characteristics as described in the structure of the sensor module 100.
  • FIG. 10 schematically illustrates an entire method of manufacturing the flexible sensor module 100 through the first, second, third, and fourth steps, and forms the flexible sensor module 100 in this manner. You can do it.
  • the sensor module described above and a manufacturing method thereof are not limited to the configuration and method of the above-described embodiments, but all or some of the embodiments may be selectively combined so that various modifications may be made to the embodiments. have.
  • the present invention can be used in the field of sensor modules including solar cells.

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Abstract

본 발명은 제1 기판 위에서 외부의 환경 정보의 측정을 위하여 외부에 노출되도록 위치되는 센서부; 상기 센서부와 나란하게 배치되고, 빛을 받아 전원을 생성하는 태양 전지; 상기 제1 기판 위의 일 측에 위치되고, 상기 센서부로부터 측정된 정보를 외부 서버로 전송하는 무선 통신부; 및 상기 제1 기판 위의 다른 일 측에 위치되고, 상기 태양 전지로부터 전원을 공급받아 충전되며, 충전된 전원을 상기 센서부 및 상기 무선 통신부에 공급하는 화학 전지를 포함하고, 상기 태양 전지는, 제2 기판 위에 위치되고, 빛을 받아 상기 센서부에 공급되는 전원을 생성하는 화합물층; 및 상기 화합물층의 표면에 형성되는 금속 전극을 포함하는 플렉서블 센서 모듈에 관한 것이다.

Description

플렉서블 센서 모듈 및 이의 제조 방법
본 발명은 태양 전지를 포함하는 센서 모듈 및 이의 제조 방법에 관한 것이다.
온도, 습도, 가스 농도, 조도 등 다양한 정보를 센싱할 수 있는 장치의 활용성을 높이기 위해서는 다양한 센서를 포함하여 집적화시킨 센서 모듈의 제작이 요구된다. 센서 모듈이란, 센서부, 전원부, 통신부 등이 일체화되도록 구성되는 장치를 의미한다.
센서 모듈에 포함되는 각각의 센서를 작동시키기 위해서는 별도의 에너지원이 필요하고, 일반적으로는 1차 전지인 화학 전지가 사용하여 구성되었다. 화학 전지는 주기적인 충전이나 교체가 요구되므로, 사용 편의성이 떨어지는 문제점이 있고 이러한 문제점을 해결하기 위해 별도의 교체나 에너지의 충전이 불필요한 태양 전지를 포함시켜 센서 모듈을 구성할 수 있다. 다만, 태양 전지를 센서 모듈의 에너지원으로 이용하기 위해서는 고효율의 태양 전지가 필요하고, 태양 전지를 내부에 포함되면, 센서 모듈의 크기가 커지는 문제점이 있다. 센서 모듈의 크기가 커지게 되면, 설치되는 장소에 제약을 받게 되는 문제점이 생기게 된다.
이에 센서 모듈이 집적화되어 크기가 커지지 않으며, 유연한 특성을 가져 곡면에도 설치될 수 있는 특성을 가지는 새로운 구조를 가지는 센서 모듈의 필요성이 요구된다.
본 발명은 센서 모듈의 구동을 위해 에너지를 공급할 수 있는 태양 전지를 포함하는 플렉서블 센서 모듈을 제안하기 위한 것이다.
또한, 본 발명은 플렉서블 센서 모듈이 집적화될 수 있는 새로운 구조를 제안하기 위한 것이다.
또한, 본 발명은 상기와 같은 구조를 가지는 플렉서블 센서 모듈을 제조하는 방법을 제안하기 위한 것이다.
상기와 과제를 실현하기 위한 본 발명의 일 실시예와 관련된 플렉서블 센서 모듈은, 제1 기판 위에서 외부의 환경 정보의 측정을 위하여 외부에 노출되도록 위치되는 센서부; 상기 센서부와 나란하게 배치되고, 빛을 받아 전원을 생성하는 태양 전지; 상기 제1 기판 위의 일 측에 위치되고, 상기 센서부로부터 측정된 정보를 외부 서버로 전송하는 무선 통신부; 및 상기 제1 기판 위의 다른 일 측에 위치되고, 상기 태양 전지로부터 전원을 공급받아 충전되며, 충전된 전원을 상기 센서부 및 상기 무선 통신부에 공급하는 화학 전지를 포함하고, 상기 태양 전지는, 제2 기판 위에 위치되고, 빛을 받아 상기 센서부에 공급되는 전원을 생성하는 화합물층; 및 상기 화합물층의 표면에 형성되는 금속 전극을 포함한다.
본 발명과 관련된 일 예에 따르면, 상기 센서부, 태양 전지, 무선 통신부 및 화학 전지는, 상기 제1 기판 위의 서로 다른 위치에 각각 배치된다.
본 발명과 관련된 일 예에 따르면, 상기 태양 전지는, 외부에 노출되어 빛을 흡수하도록, 상기 무선 통신부 및 상기 화학 전지 중 적어도 하나 위에 위치될 수 있다.
본 발명과 관련된 일 예에 따르면, 상기 금속 전극은 상기 태양 전지, 상기 센서부, 상기 무선 통신부 및 상기 화학 전지를 각각 연결하고, 상기 금속 전극은,상기 화합물층 위에 형성되는 상부 금속 전극; 및 상기 제2 기판과 상기 화합물층의 사이에 위치되고, 상기 화합물층을 기준으로 상기 상부 금속 전극과 반대쪽에 위치되는 하부 금속 전극을 포함한다.
본 발명과 관련된 일 예에 따르면, 상기 센서부는, 외부로 노출되어 외부의 온도, 습도, 가스 농도 및 조도 중 적어도 어느 하나를 측정한다.
본 발명과 관련된 일 예에 따르면, 상기 화합물층은, 3족 및 5족 화합물이 적층되어 형성된다.
이때, 상기 3족 및 5족 화합물은, 갈륨(Ga) 및 비소(As)로 이루어질 수 있다.
본 발명과 관련된 다른 일 예에 따르면, 제1 기판 위에 위치되고, 외부의 환경 정보를 측정하는 센서부; 상기 센서부 위에 위치되는 태양 전지; 상기 제1 기판 위에서 상기 태양 전지와 나란하게 배치되고, 상기 센서부로부터 측정된 정보를 외부 서버로 전송하는 무선 통신부; 및 상기 제1 기판 위에서 상기 무선 통신부와 나란하도록 배치되고, 상기 태양 전지로부터 전원을 공급받아 충전되며, 충전된 전원을 상기 센서부 및 상기 무선 통신부에 공급하는 화학 전지를 포함하고, 상기 태양 전지는, 상기 제1 기판과 마주보도록 배치되는 제2 기판; 상기 제2 기판 위에 위치되고, 빛을 받아 상기 센서부에 공급되는 전원을 생성하는 화합물층; 상기 화합물층의 표면에 형성되는 금속 전극; 및 상기 센서부의 외부 노출을 위해 상기 태양 전지의 상하부를 관통하도록 형성되는 적어도 하나 이상의 관통 홀을 포함한다.
본 발명과 관련된 일 예에 따르면, 상기 금속 전극은 상기 태양 전지, 상기 센서부, 상기 무선 통신부 및 상기 화학 전지를 서로 연결하고, 상기 금속 전극은,상기 화합물층 위에 형성되는 상부 금속 전극; 및 상기 제2 기판과 상기 화합물층의 사이에 위치되고, 상기 화합물층을 기준으로 상기 상부 금속 전극과 반대쪽에 위치되는 하부 금속 전극을 포함할 수 있다.
본 발명과 관련된 일 예에 따르면, 상기 태양 전지는, 상기 관통 홀을 중심으로 양쪽에서 상기 제2 기판, 상기 하부 금속 전극, 상기 화합물층 및 상기 상부 금속 전극의 순서로 적층되어 서로 마주보도록 배치될 수 있다.
본 발명과 관련된 일 예에 따르면, 상기 센서부는, 상기 각 관통 홀을 통해 외부로 노출되어 외부의 온도, 습도, 가스 농도 및 조도 중 적어도 어느 하나를 측정할 수 있다.
본 발명과 관련된 일 예에 따르면, 상기 태양 전지가 외부로 노출되는 것을 제한하도록 상기 태양 전지의 표면을 덮는 밀봉부를 더 포함한다.
본 발명과 관련된 일 예에 따르면, 상기 제1 기판 위에서 상기 센서부와 나란하게 위치되고, 상기 센서부에 의해 측정된 신호를 증폭시키는 신호 증폭부를 더 포함한다.
상기와 과제를 실현하기 위한 본 발명의 일 실시예와 관련된 플렉서블 센서 모듈의 제조 방법은, 제1기판 위에 센서부, 화학 전지 및 무선 통신부를 적층하여 반제품을 형성시키는 제1 단계; 및 태양 전지를 형성시키는 제2 단계를 포함하고,상기 제2 단계는, 상기 제1 기판과 마주보도록 배치되는 제2 기판 위에 하부 금속 전극을 형성시키는 단계; 상기 하부 금속 전극 위에 3족 및 5족 화합물층을 형성시키는 단계; 상기 3족 및 5족 화합물층 위에 상기 3족 및 5족 화합물층의 일부분이 외부로 노출되도록 상부 금속 전극을 형성시키는 단계; 및 적층된 상기 제2 기판, 상기 하부 금속 전극, 상기 3족 및 5족 화합물층 및 상기 상부 금속 전극을 관통하도록 관통 홀을 형성시키는 단계를 포함하며, 상기 반제품을 형성한 후 상기 태양 전지를 형성하여 상기 반제품 위에 상기 태양 전지를 결합시키거나, 상기 태양 전지를 형성한 후 상기 반제품을 형성하여 상기 반제품 위에 상기 태양 전지를 결합시키는 제3 단계를 포함할 수 있다.
본 발명과 관련된 일 예에 따르면, 상기 관통 홀을 형성시키는 단계는, 상기 외부로 노출된 3족 및 5족 화합물층의 일부분을 제거하여 상기 하부 금속 전극을 외부로 노출시키는 단계; 및 상기 하부 금속 전극 및 상기 제2 기판을 타공하여 상기 센서부가 외부로 노출시키는 단계를 포함한다.
본 발명과 관련된 일 예에 따르면, 상기 반제품 위에 결합된 상기 태양 전지가 공기와 접촉되는 것을 방지하도록 상기 태양 전지의 표면을 밀봉부로 덮는 제4 단계를 더 포함한다.
상기와 같은 구성의 본 발명에 의하면, 고효율의 태양 전지를 포함하여 센서 모듈의 작동을 위한 에너지를 공급할 수 있으며, 플렉서블한 특성을 가지므로 사용자는 곡면을 가지는 부위에도 부착하여 센서 모듈의 기능을 수행하도록 할 수 있다.
또한, 센서 모듈의 제안된 구조를 통해 집적화되고, 비교적 크기가 작은 센서 모듈을 얻을 수 있게된다.
또한, 관통 홀을 구비하는 센서 모듈은 센서부를 외부로 노출시키는 구조를 통해 센서 모듈의 크기를 증가시키지 않으면서도 센서 모듈의 구현이 가능하게 된다.
또한, 상기와 같은 구성의 본 발명에 의하여, 센서 모듈을 제조할 수 있다.
도 1은 태양 전지를 포함하는 플렉서블 센서 모듈의 사시도.
도 2는 도 1의 플렉서블 센서 모듈의 구조를 보여주는 측면도.
도 3은 태양 전지의 구조를 나타내는 측면도.
도 4는 도 3의 태양 전지를 밀봉부가 위에서 덮고 있는 모습을 나타내는 측면도.
도 5는 도 1의 플렉서블 센서 모듈과 다른 실시예를 나타내는 사시도.
도 6은 플렉서블 센서 모듈의 다른 실시예를 나타내는 측면도.
도 7은 도 6에 포함되는 태양 전지의 구조를 나타내는 측면도.
도 8의 (a) 및 (b)는 도 7에 포함되는 관통 홀에 의해 노출된 센서부와 상부 금속 전극을 보여주는 개념도.
도 9는 센서 모듈의 각 구성의 연결 관계를 보여주는 개념도.
도 10은 센서 모듈의 제조 방법을 나타내는 개념도.
도 11a 내지 도 11d는 센서 모듈의 제조 방법의 각 단계를 나타내는 순서도.
이하, 본 발명에 관련된 플렉서블 센서 모듈에 대하여 도면을 참조하여 보다 상세하게 설명한다.
본 명세서에서는 서로 다른 실시예라도 동일·유사한 구성에 대해서는 동일·유사한 참조번호를 부여하고, 그 설명은 처음 설명으로 갈음한다. 본 명세서에서 사용되는 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한 복수의 표현을 포함한다.
도 1은 플렉서블 센서 모듈(100)을 나타내는 사시도이고, 도 2는 플렉서블 센서 모듈(100)의 구조를 보여주는 측면도이다.
플렉서블 센서 모듈(100)은 센서부(110), 태양 전지(120), 무선 통신부(130) 및 화학 전지(140)를 포함하며, 도 1에서 보는 바와 같이, 이들 각 구성이 동일 기판 위에 수평형으로 적층되어 집적된 구조를 가지게 된다. 도 1에서 보는 바와 같이, 플렉서블 센서 모듈(100)은 제1 기판(111)이 하부에 위치되고, 그 위에 센서부(110), 태양 전지(120), 무선 통신부(130) 및 화학 전지(140)이 위치되는 구조를 가진다.
플렉서블 센서 모듈(100)은 센서부(110)에 의해 외부 환경 정보를 수집하여 외부에 그 정보를 무선 통신부(130)를 통해 송신할 수 있는 것으로, 빛이 있는 환경에서는 태양 전지(120)를 통해 전원을 공급받아 그 기능을 수행하고, 빛이 없는 환경에서는 태양 전지(120)에 의해 생성되는 전원의 일부를 화학 전지(140)에 저장시킴으로써 정상적인 작동이 가능하게 된다.
센서부(110), 태양 전지(120), 무선 통신부(130) 및 화학 전지(140)는 제1 기판(111) 위에 위치되는데, 각 구성의 특정 위치와 배열은 다양하게 이루어질 수 있다. 따라서 도 1에 나타난 구조 및 배열에 본 발명이 한정되는 것은 아니다. 또한, 각 구성은 동일 기판 위에 위치되는 것이라면, 서로 순서가 바뀌더라도 무관하다.
본 발명에서의 기판은 각 구성을 지지하고, 기판에 형성되는 연결선을 통해 각 구성을 전기적으로 상호 연결하는 역할을 한다. 본 발명에 포함되는 기판은 유연한(flexible) 특성을 가지므로, 플렉서블 센서 모듈(100)은 굴곡이나 곡면을 가지는 벽면 혹은 장치에도 부착이 가능하게 된다.
기판은 제1 기판(111), 제2 기판(121)을 포함한다. 제1 기판(111) 및 제2 기판(121)은 1mm 이하의 두께를 가지는 합성수지계열로 이루어져 구부러지거나 휘어질 수 있는 특성을 가진다. 다만, 제1 기판(111)과 제2 기판(121)은 본 재료에만 한정되는 것은 아니다.
도 2는 플렉서블 센서 모듈(100)의 각 구성을 보여준다. 플렉서블 센서 모듈(100)에 포함되는 각 구성과 이들 각 구성의 상호 작용에 대하여 살펴본다.
센서부(110)는 제1 기판(111) 위에 납이나 합성 수지 등의 다양한 수단을 통해서 고정될 수 있다. 센서부(110)는 외부의 환경 정보를 측정하는 역할을 하는 것으로, 센서부(110)는 외부로 노출되어 외부의 온도, 습도, 가스 농도 및 조도 중 적어도 어느 하나를 측정하는 역할을 한다. 이와 같은 역할을 하기 위하여, 센서부(110)는 온도 센서, 습도 센서, 가스 농도 측정 센서 및 조도 센서 중 적어도 어느 하나를 포함하거나, 이들 각 센서의 역할을 하는 복합 센서 혹은 서로 다른 복수 개의 센서로 구성될 수도 있다.
센서부(110)는 사용 목적에 따라 가스 농도, 온도, 습도, 조도 등을 측정할 수 있으며, 복수개의 센서가 결합되어 다양한 기능을 수행할 수 있다. 센서부(110)의 구조와 그 형상도 특별한 제한이 없다. 다만, 센서부(110)는 일반적으로 모듈의 형태를 가질 것이므로, 센서부(110) 역시 유연한 특성을 가지는 기판을 구성으로 포함하는 것이 바람직 할 것이다.
도 2에서 보듯이, 센서부(110)는 외부의 환경 정보를 측정하는 기능을 수행해야 하므로, 외부에 노출되도록 위치된다.
무선 통신부(130)는 제1 기판(111) 위의 일 측에 위치될 수 있고, 제1 기판(111) 위의 일 측에 위치된 센서부(110)와 나란하게 위치될 수 있다. 무선 통신부(130)는 센서부(110)로부터 측정된 정보를 외부 서버로 전송하는 역할을 하는 것으로, 약 1.56MHz 내지 2.54GHz의 비교적 넓은 범위를 주파수로 선택하여 무선 통신 기능을 수행할 수 있다. 센서부(110)에 의해 측정된 온도, 가스 농도, 조도, 습도 등의 정보는 무선 통신부(130)를 통해 외부 서버로 전송될 수 있고, 사용자는 전송된 정보를 컴퓨터, 스마트폰, 노트북 등의 다양한 장치를 통해 수신하여 확인할 수 있을 것이다.
무선 통신부(130)는 유연한 특성을 가지도록, 1mm 이내의 두께를 구성되는 것이 바람직할 것이다. 무선 통신부(130)는 외부로 노출되지 않아도 되므로 무선 통신부(130)가 배치되는 위치에는 제한이 없다. 도 2에서 보는 바와 같이, 무선 통신부(130)는 제1 기판(111) 위에 일 측에 납이나, 합성 수지 등을 이용하여 고정되게 된다. 즉, 무선 통신부(130)는 센서부(110)와 동일 평면 위에 위치하게 된다.
화학 전지(140)는 화학 에너지를 전기 에너지로 변환하여 각 구성에 전원을 공급하는 역할을 하는 것으로, 아연(Zn), 리튬(Li) 등을 포함하는 2차 전지로 구성될 수 있다. 화학 전지(140)는 유연한 특성을 가질 수 있도록, 1mm 이내의 두께로 이루어지는 것이 바람직할 것이다. 태양 전지(120)가 전원을 생성할 수 없는 환경일 때, 화학 전지(140)는 센서부(110) 및 무선 통신부(130)가 작동될 수 있도록 저장된 전력을 센서부(100) 및 무선 통신부(130)에 공급하는 역할을 하게 된다.
화학 전지(140)는 제1 기판(111) 위의 일 측에 위치되어, 무선 통신부(130) 및 센서부(110)와 동일 평면에 위치될 수 있다. 화학 전지(140)는 태양 전지(120)로부터 전원을 공급받음으로써 충전되고, 충전된 전원은 태양 전지(120)가 빛을 흡수하지 못하여, 전원을 생성하지 못할 때, 센서부(110) 및 무선 통신부(130)의 동작을 위한 전원을 공급하는 역할을 한다.
빛이 없는 환경에서 태양 전지(120)의 작동이 어려운 경우, 화학 전지(140)는 충전된 전원을 센서부(110) 및 무선 통신부(130)에 공급하여 이들을 작동시키게 된다. 화학 전지(140)가 배치되는 위치에는 특별한 제한이 없으며, 도 2에서는 화학 전지(140)를 센서부(100), 무선 통신부(130) 및 태양 전지(120)와 동일 평면 위에 위치되도록 하였다.
도 1과 도 2에서 보듯이, 제1 기판(111) 위에 위치되는 센서부(110), 무선 통신부(130) 및 화학 전지(140)는 각 구성 사이에 접착재(10)가 개재됨으로써 제1 기판(111) 위의 특정 위치에 고정될 수 있게 된다.
도 3과 도 4는 태양 전지(120)의 구조를 나타내는 도면이다.
태양 전지(120)는 태양 에너지를 전기 에너지로 변환하는 역할을 하는 것으로, 태양으로부터 생성된 빛에너지를 전기 에너지로 바꾸는 역할을 한다. 도 1과 도 2에서 보듯이, 태양 전지(120)는 제1 기판(111) 위의 일 측에 위치되고, 센서부(110), 화학 전지(140) 및 무선 통신부(130)와 동일 평면 상에 위치하게 된다.
태양 전지(120)는 제2 기판(121), 화합물층(123), 금속 전극(125)을 포함한다.
태양 전지(120)는 제1 기판(111) 위에 위치되므로, 제2 기판(121)은 제1 기판(111)과 마주보게 된다. 제2 기판(121)은 하부에서 금속 전극(125) 및 화합물층(123)을 지지하는 역할을 한다. 제2 기판(121)은 제2 기판(121)에 형성되는 구리 전극을 통해 제1 기판(111)과 연결되고, 센서부(110), 화학 전지(140) 및 무선 통신부(130)와 연결된다. 제2 기판(121)은 상기 기재한 기판에 관한 내용과 동일하다.
태양 전지(120)의 화합물층(123)에 빛이 들어오게 되면, 빛에너지에 의하여 전자와 정공이 생기는데, p형 반도체의 다수의 캐리어는 정공이고 소수의 캐리어는 전자를 형성한다. 빛에 의해 형성된 전자와 정공 및 이에 의해 형성된 밀도차에 의해 전자와 정공은 주변으로 확산되고 전위차가 p-n 접합부에 도달되면, 강한 전기장에 의하여 전자와 정공은 분리되게 된다. p형 반도체에서 확산된 전자는 n형 반도체 쪽으로, n형 반도체에서 확산된 정공은 p형 반도체 쪽으로 이동하게 되고, 전류가 흐르는 원리에 의해 전원이 생산될 수 있게 된다. 본 발명에서는 태양 전지(120)의 상부 금속 전극(125a) 및 하부 금속 전극(125b)이 각각 n층 및 p층 역할을 하게 된다.
화합물층(123)은 제2 기판(121) 위에 위치되고, 빛을 받아 전자와 정공을 분리시킴으로써 전원을 발생시키는 역할을 하게 된다. 화합물층(123)은 3족 및 5족 화합물이 적층되는 방식으로 이루어진다. 여기서 3족 및 5족 화합물이란, 주기율표상의 3족 및 5족 원소의 결합으로 형성되는 것으로 3족 원소로는 갈륨(Ga), 5족 원소로는 비소(As)가 사용될 수 있다. 화합물층(123)은 유연한 특성을 가지도록 약 3㎛ 이하의 단위 박막으로 이루어질 수 있을 것이다.
갈륨(Ga) 및 비소(As)를 포함하여 태양 전지(120)를 구성하게 되면, 기존의 Si계 태양 전지(120)에 비해 높은 발전량을 제공할 수 있고, 400 lux의 조도가 낮은 환경에서도 높은 발전량의 제공할 수 있게 된다.
갈륨(Ga) 및 비소(As)를 포함하는 태양 전지(120)는 3㎛ 이내의 얇은 두께에서도 높은 발전 효율을 가질 수 있고, 휘어짐(bending)이 가능하여 플렉서블한 특성을 가진다. 이에 형성되는 센서 모듈은 얇고, 컴팩트한 외형 및 가벼운 특성을 가질 수 있다.
도 3과 도 4를 보면, 금속 전극(125)은 화합물층(123)의 표면에 형성되는 것으로, 금속 전극(125)은 상부 금속 전극(125a) 및 하부 금속 전극(125b)을 포함한다.
상부 금속 전극(125a)은 화합물층(123) 위에 위치되고, 상부 금속 전극(125a)은 핑거(125a', 도 8 참조) 및 버스바(125a", 도 8 참조)를 포함한다. 하부 금속 전극(125b)은 제2기판과 화합물층(123)의 사이에 위치되며 화합물층(123)을 기준으로 상부 금속 전극(125a)과 반대쪽에 위치된다.
상부 금속 전극(125a) 및 하부 금속 전극(125b)은 빛에 의해 형성되는 전하를 수집하기 위해 화합물층(123)의 전, 후면에서 전자와 양공을 형성시키는 전극의 역할을 하게 된다. 본 발명에서 상부 금속 전극(125a)은 n층을, 하부 금속 전극(125b)은 p층을 형성하게 된다.
상부 금속 전극(125a) 및 하부 금속 전극(125b)은 금속 페이스트(paste)를 이용하여 형성되는데, 상부 금속 전극(125a)은 알루미늄(Al) 페이스트(paste)가 사용되는 것이 일반적이고, 하부 금속 전극(125b)은 은(Ag) 페이스트(paste)가 사용되는 것이 일반적이다.
태양 전지(120)에 태양광이 조사되면, 화합물층(123), 상부 금속 전극(125a) 및 하부 금속 전극(125b) 간의 상호 작용에 의해 광전효과가 발생하여 기전력이 생기게 되며, 발생된 전원은 저장되거나 전원이 필요한 장치에 연결됨으로써 이용되게 된다. 여기서 광전 효과란, 빛을 흡수하여 전하를 생성하는 것을 의미한다.
태양 전지(120)는 도 4에서와 같이, 태양 전지(120)가 외부로 노출되는 것을 제한하도록, 태양 전지(120)의 표면을 덮는 밀봉부(150)를 더 포함할 수 있다. 밀봉부(150)는 태양 전지(120)의 상부에 위치된다. 밀봉부(150)는 태양 전지(120)가 외부로 노출되어 수분이 침투되거나 오염되는 것을 막기 위해 투명한 합성수지로 이루어질 수 있다. 예를 들어, 합성수지는 PVC 같은 물질로 이루어질 수 있다.
도 5는 본 발명에 따르는 플렉서블 센서 모듈(100)의 다른 실시예이다.
플렉서블 센서 모듈(100)은 센서부(110), 태양 전지(120), 무선 통신부(130) 및 화학 전지(140)를 포함하며, 이들 각 구성이 기판 위에 적층되어 형성되는 구조를 가진다. 다만, 도 1의 플렉서블 센서 모듈(100)의 구조와는 다르게, 각 구성이 수평형으로 나란하게 적층되는 것이 아닌, 일부 구성 위에 다른 구성이 적층되는 적층형으로 이루어 질 수 있다.
도 5에서 보는 바와 같이, 플렉서블 센서 모듈(100)은 하부에 화학 전지(140) 및 무선 통신부(130)가 위치되고, 화학 전지(140) 및 무선 통신부(130) 위에는 센서부(110) 및 태양 전지(120)가 위치될 수 있다.
도 5는 태양 전지(120) 아래에 무선 통신부(130)가 위치되고, 센서부(110)의 아래에 화학 전지(140)가 위치되는 구성에 대해 나타내고 있으나, 태양 전지(120)와 센서부(110)의 위치는 서로 바뀌어도 무방하다. 다만, 태양 전지(120)는 외부로부터 빛을 흡수해 전원을 생성하여야 하고, 센서부(110)는 외부로 노출되어 외부의 환경 정보를 측정해야 하므로, 태양 전지(120) 및 센서부(110)는 외부에 노출되도록 위치되어야 할 것이다. 화학 전지(140) 및 무선 통신부(130)는 외부에 노출되지 않더라도 기능 수행에 문제 없으므로, 외부에 노출되도록 위치되지 않아도 될 것이다. 즉, 태양 전지(120)는 외부에 노출되어 빛을 흡수하도록, 무선 통신부(130) 및 화학 전지(140) 중 적어도 하나 위에 위치될 수 있고, 센서부(110)는 외부의 환경 정보 측정을 위하여, 무선 통신부(130) 및 화학 전지(140) 중 적어도 하나 위에 위치될 수 있다.
도 6은 플렉서블 센서 모듈(100)의 다른 실시예를 나타내는 것으로, 관통홀(127)이 형성되는 플렉서블 센서 모듈(100)의 모습을 나타낸다. 도 7은 관통홀(127)을 구비하는 태양 전지(120)의 구조를 보여주는 도면이다.
플렉서블 센서 모듈(100)은 센서부(110), 태양 전지(120), 무선 통신부(130) 및 화학 전지(140)를 포함하며, 이들 각 구성이 기판 위에 적층되어 형성되는 구조를 가진다. 플렉서블 센서 모듈(100)은 제1 기판(111) 위에 센서부(110), 무선 통신부(130) 및 화학 전지(140)가 나란하게 배치될 수 있고, 그 위에 태양 전지(120)가 위치하게 된다. 다만, 센서부(110), 무선 통신부(130) 및 화학 전지(140)의 위치는 도 6에 나타난 구조에만 한정되는 것은 아니고, 서로 위치가 바뀌더라도 무방하다.
플렉서블 센서 모듈(100)에 포함되는 기판은 유연한(flexible) 특성을 가지고, 이러한 기판을 포함하여 구성되므로 상기에서 설명한 바와 같이, 굴곡이나 곡면을 가지는 벽면 혹은 장치에 부착될 수 있다.
센서부(110)는 제1 기판(111) 위에 위치된다. 센서부(110)는 태양 전지(120)에 형성되어 있는 관통 홀(127)을 통해 외부로 노출되어 외부의 온도, 습도, 가스 농도 및 조도 중 적어도 어느 하나를 측정하게 된다. 센서부(110)에 관한 설명은 상기 기재한 바와 같다.
무선 통신부(130)는 제1 기판(111) 위에 위치되어 센서부(110)와 동일 평면 위에 위치되거나 센서부(110)보다 아래쪽에 위치될 수 있다. 화학 전지(140)는 센서부(110)와 나란하게 배치되거나 센서부(110)의 아래쪽에 배치될 수 있다. 도 6에서 보듯이, 제1 기판(111) 위에는 센서부(110), 무선 통신부(130) 및 화학 전지(140)가 나란하게 배치되는 구조를 가지는데, 이들 각 구성은 구성 사이에 개재되는 접착재(10)에 의해 제1 기판(111) 위의 특정 위치에 고정될 수 있게 된다.
도 6과 도 7에서 보듯이, 태양 전지(120)는 센서부(110)보다 위쪽에 위치되고, 태양 전지(120)의 관통 홀(127)에 의해 센서부(110)를 외부로 노출시키는 구조를 가진다. 태양 전지(120)는 제2 기판(121), 화합물층(123), 금속 전극(125) 및 이들을 관통하는 관통 홀(127)을 포함한다.
제2 기판(121)은 제1 기판(111)과 마주보도록 배치되고, 하부에서 금속 전극(125) 및 화합물층(123)을 지지하는 역할을 한다. 제2 기판(121)은 제2 기판(121)에 배치되는 구리 전극을 통해 제2 기판(121)의 아래에 위치되는 센서부(110), 화학 전지(140) 및 무선 통신부(130)를 상호간에 연결하는 역할을 하게 된다. 화합물층(123)은 제2 기판(121) 위에 위치되는 것으로, 3족 및 5족 화합물이 적층되는 방식으로 이루어진다. 3족 원소로는 갈륨(Ga), 5족 원소로는 비소(As)가 사용될 수 있다. 금속 전극(125)은 화합물층(123)의 표면에 형성되는 것으로, 금속 전극(125)은 상부 금속 전극(125a) 및 하부 금속 전극(125b)을 포함한다.
도 8 (a)는 관통 홀(127)에 의해 외부로 노출된 센서 A의 주위로 상부 금속 전극(125a)이 형성되는 모습을 나타내고, 도 8의 (b)는 관통 홀(127)에 의해 외부로 노출된 센서 A, B, C 및 센서 A, B, C의 주위로 상부 금속 전극(125a)이 형성되는 모습을 나타낸다.
상부 금속 전극(125a)은 화합물층(123) 위에 위치되고, 상부 금속 전극(125a)은 핑거(125a') 및 버스바(125a")를 포함한다. 가로 방향으로 연장되는 복수 개의 점선은 상부 금속 전극(125a)의 핑거(125a')를 나타내고, 세로 방향으로 연장되고 핑거(125a')의 양단에 위치되는 점선은 버스바(125a")를 나타낸다. 핑거(125a')는 화합물층(123)과 넓은 면적에서 맞닿아 화합물층(123)에서 형성되는 전류를 전달받는 역할을 한다. 버스바(125a")는 핑거(125a')와 연결되어 핑거(125a')에 의해 전류를 전달받아 화합물층(123)에서 형성되는 전류를 수집하는 역할을 한다.
하부 금속 전극(125b)은 제2기판과 화합물층(123)의 사이에 위치되며 화합물층(123)을 기준으로 상부 금속 전극(125a)과 반대쪽에 위치된다.
상부 금속 전극(125a) 및 하부 금속 전극(125b)은 빛에 의해 형성되는 전하를 수집하기 위해 화합물층(123)의 전, 후면에서 전자와 양공을 형성시키는 전극의 역할을 하게 된다. 본 발명에서 상부 금속 전극(125a)은 n층을, 하부 금속 전극(125b)은 p층을 형성하게 된다.
상부 금속 전극(125a) 및 하부 금속 전극(125b)은 금속 페이스트(paste)를 이용하여 형성하게 되는데, 상부 금속 전극(125a)은 알루미늄(Al) 페이스트(paste)가 사용되는 것이 일반적이고, 하부 금속 전극(125b)은 은(Ag) 페이스트(paste)가 사용되는 것이 일반적이다.
태양 전지(120)에 태양광이 조사되면, 화합물층(123), 상부 금속 전극(125a) 및 하부 금속 전극(125b) 간의 상호 작용에 의해 광전효과가 발생하여 기전력이 생기게되며, 발생된 전원은 저장되거나 전원이 필요한 장치에 연결됨으로써 이용되게 된다.
도 7에서 보는 바와 같이, 태양 전지(120)는 관통 홀(127)을 중심으로 양쪽에서 제2 기판(121), 하부 금속 전극(125b), 화합물층(123) 및 상부 금속 전극(125a)의 순서로 적층되어 서로 마주보도록 배치되는 구조를 가진다. 관통 홀(127)은 센서부(110)를 외부로 노출시키도록 태양 전지(120)의 상부 및 하부를 관통하는 역할을 하게 된다. 센서부(110)를 외부로 노출시킬 수 있다면 관통 홀(127)의 형상에는 특별한 제한이 없다.
태양 전지(120)에 형성되는 관통 홀(127)에 의해 센서부(110)는 외부로 노출가능하고, 센서부(110)는 외부의 환경 정보를 측정할 수 있다. 관통 홀(127)을 통해 센서부(110)를 외부로 노출시키는 것은 태양 전지(120)의 좌측 혹은 우측에 별도로 위치시키는 것에 비해 모듈의 배치 및 공간 활용 측면에서 이점이 있다. 또한, 하나의 기판으로 형성할 때, 기판에 존재하게 되는 불필요한 공간(dead area)을 최소화할 수 있게 된다.
태양 전지(120)에서 관통 홀(127)이 형성되는 위치에는 특별한 제한이 없으나, 관통 홀(127)을 중심으로 태양 전지(120)의 금속 전극(125)이 대칭성을 가지도록 구성되어야 높은 발전 효율을 가지므로, 태양 전지(120)의 중앙부에 센서 모듈이 노출되도록 관통 홀(127)이 형성되는 것이 바람직하다.
태양 전지(120), 센서부(110), 무선 통신부(130) 및 화학 전지(140)는 제1 기판(111) 및 제2 기판(121)에 형성되는 연결선에 의해 각 구성들끼리 서로 연결되고, 화학 전지(140) 및 태양 전지(120)는 각 구성에 전원을 공급할 수 있게 된다. 연결선은 통상 금속으로 이루어지고, 그 중 구리로 이루어지는게 일반적일 것이다.
도 9는 태양 전지(120), 센서부(110), 무선 통신부(130) 및 화학 전지(140)의 상호 연결 관계에 대해서 나타낸다. 도 9를 보면, 태양 전지(120)는 화학 전지(140)와 연결되어 태양 전지(120)에 의해서 발생된 전력을 화학 전지(140)에 저장시킬 수 있도록 구성하였고, 태양 전지(120)와 화학 전지(140)는 센서부(110) 및 무선 통신부(130)와 각각 연결된다. 센서부(110) 및 무선 통신부(130)는 외부로부터 빛을 받을 수 있는 환경에서는 태양 전지(120)에 의해 전원을 공급받게 되고, 빛이 없는 환경에서는 태양 전지(120)에 의해 충전된 화학 전지(140)로부터 전원을 공급받게 된다. 도 9에서와 같이, 각 구성 간의 연결선은 하나의 선의 연결이 끊어지더라도 연결이 유지될 수 있도록 복수개로 이루어질 것이다.
센서 모듈(100)은 제1 기판(111) 위에 위치되는 센서부(110), 화학 전지(140)와 나란하게 위치되면서 센서부(110)에 의해 측정된 신호를 증폭시키는 신호 증폭부(미도시)가 더 포함될 수 있다. 신호 증폭부(미도시)의 구조 및 형상에는 특별한 제한이 없다.
플렉서블 센서 모듈(100)은 태양 전지(120)가 외부로 노출되는 것을 제한하도록 태양 전지(120)의 표면을 덮는 밀봉부(150)를 더 포함할 수 있다. 밀봉부(150)에 관한 설명은 상기 기재한 바와 같다.
센서부(110)는 외부로 노출되어 외부의 환경 정보를 측정하여야 하므로 센서부(110)는 밀봉부(150)에 의해 노출이 제한되지 않도록 구성되어야 하므로, 도 6과 도 7에서 보는 바와 같이, 밀봉부(150)는 센서부(110)를 외부로 노출시키면서, 태양 전지(120)를 이루는 각 구성을 덮게 된다. 이에
도 8의 (a)와 (b)에서 보듯이, 태양 전지(120)에 형성된 하나의 관통 홀(127)에 의해 노출되는 센서부에 의해서 외부의 환경 정보를 측정하는 역할을 하게 된다.
센서 모듈(100)은 태양 전지(120)에 형성된 관통 홀(127)을 통해 센서부(110)가 외부로 노출되는 구성을 가지고 있으므로, 구성을 최적화 할 수 있고, 효율화를 도모할 수 있는 장점이 있다. 또한, 센서 모듈(100)은 유연한 특성으로 인해 휘어질 수 있고, 두께가 얇으므로 곡면에도 자유롭게 부착될 수 있다. 센서부(110)는 부착되는 센서의 종류에 따라 가스 농도, 조도, 온도, 습도 등을 측정할 수 있으며, 무선 통신부(130)를 통해 정보를 송신하여 수신 기능이 있는 스마트폰, 노트북, 태블릿PC, 컴퓨터에 정보를 제공할 수 있다.
이상으로 센서 모듈(100)의 구조 및 각 구성에 따른 작동에 대해 살펴보았고, 이하에서는 도 10과 도 11a 내지 도 11d를 참조하여 관통 홀(127)을 구비하는 센서 모듈(100)을 제조하는 방법에 대해서 살펴본다.
도 10은 관통 홀(127)을 구비하는 센서 모듈(100)의 제조하는 방법을 나타내는 도면이다. 다만, 이는 관통 홀(127)을 구비하지 않는, 도 2와 같은 센서 모듈(100)을 제조하는데 이용가능할 것이다.
센서 모듈(100)은 제1 단계, 제2 단계, 제3 단계 및 제4 단계를 거쳐 제조될 수 있다.
도 10의 상단 좌측 및 도 11a를 보면, 제1 단계는 제1 기판(111) 위에 센서부(110), 화학 전지(140) 및 무선 통신부(130)를 적층하여 반제품을 형성시키는 단계이다. 이때, 센서부(110), 화학 전지(140) 및 무선 통신부(130)는 도 6의 센서 모듈(100)의 구조에서 살펴보았듯이, 제1 기판(111) 위의 동일 평면상에 위치되도록, 서로 나란하게 배치되고 이들 사이에 접착재(10)가 개재되어 고정되게 된다.
도 10의 우측 상단 및 도 11b를 보면, 제2 단계는 태양 전지(120)를 형성시키는 단계이다. 제2 단계는 제2 기판(121) 위에 하부 금속 전극(125b)을 형성시키는 단계, 하부 금속 전극(125b) 위에 3족 및 5족 화합물층(123)을 형성시키는 단계, 3족 및 5족 화합물층(123) 위에 상부 금속 전극(125a)을 형성시키는 단계, 적층된 제2 기판(121), 하부 금속 전극(125b), 3족 및 5족 화합물층(123) 및 상부 금속 전극(125a)을 관통하도록 관통 홀(127)을 형성시키는 단계로 구성된다.
여기서 관통 홀(127)을 형성시키는 단계는, 도 10에서 보듯이, 외부로 노출된 3족 및 5족 화합물층(123)의 일부분을 화학적인 방법으로 제거하고 상기 하부 금속 전극(125b)을 외부로 노출시키는 단계와 하부 금속 전극(125b) 및 제2 기판(121)을 타공하여 센서부(110)가 외부로 노출시키는 단계로 구성된다. 관통 홀(127)을 형성시켜 센서부(110)를 외부로 노출시키는 것은 노출된 하부 금속 전극(125b) 및 제2 기판(121)을 레이저, 커터, 펀칭을 이용하여 타공함으로써 형성시킬 수 있다.
다시 말하면, 태양 전지(120)에 관통 홀(127)을 형성시키는 방법은 상부 금속 전극(125a) 사이로 노출된 화합물층(123)을 화학적인 방법으로 제거하고, 노출된 하부 금속 전극(125b) 및 제2 기판(121)을 레이저, 커터, 펀칭 등의 방법을 이용하여 타공함으로써 형성할 수 있게 된다.
도 10 및 도 11c를 보면, 제3 단계는 상기 반제품을 형성한 후 상기 태양 전지(120)를 형성하여 상기 반제품 위에 상기 태양 전지(120)를 결합시키거나, 상기 태양 전지(120)를 형성한 후 상기 반제품을 형성하여 상기 반제품 위에 상기 태양 전지(120)를 결합시키는 단계를 의미한다.
제3 단계는 상기 반제품과 상기 태양 전지(120)를 결합시키는 단계로서, 제1 단계에 의해 형성되는 반제품 위에 제2 단계에 의해 형성되는 상기 태양 전지(120)를 결합시키거나, 제2 단계에 의해 태양 전지(120)를 형성시킨 후 제1 단계에 의해 반제품을 형성시킨 후 이들을 결합시키는 단계를 의미한다. 다만, 제3 단계는 제1 단계와 제2 단계를 병행하여 형성시킨 후에 제1 단계에 의해 형성되는 반제품과 제2 단계에 의해 형성되는 태양 전지(120)를 결합시키는 단계로 이루어질 수도 있다.
도 10 및 도 11d를 보면, 제4 단계는 상기 반제품 위에 결합된 상기 태양 전지(120)가 공기와 접촉되는 것을 방지하도록 상기 태양 전지(120)의 표면을 밀봉부(150)로 덮는 단계를 의미한다. 여기서 밀봉부(150)는 상기 센서 모듈(100)의 구조에서 설명한 바와 동일한 특성을 가진다.
도 10은 제1 단계, 제2 단계, 제3 단계 및 제4 단계를 거치면서 플렉서블 센서 모듈(100)을 제조하는 방법 전체를 개략적으로 나타내는 것으로, 이와 같은 방법으로 플렉서블 센서 모듈(100)을 형성할 수 있게 된다.
이상에서 설명된 센서 모듈 및 이의 제조 방법은 상기 설명된 실시예들의 구성과 방법에 한정되는 것이 아니라, 상기 실시예들의 다양한 변형이 이루어질 수 있도록, 각 실시예들의 전부 또는 일부가 선택적으로 조합될 수 있다.
본 발명은, 태양 전지를 포함하는 센서 모듈 분야에서 사용될 수 있다.

Claims (16)

  1. 제1 기판 위에서 외부의 환경 정보의 측정을 위하여 외부에 노출되도록 위치되는 센서부;
    상기 센서부와 나란하게 배치되고, 빛을 받아 전원을 생성하는 태양 전지;
    상기 제1 기판 위의 일 측에 위치되고, 상기 센서부로부터 측정된 정보를 외부 서버로 전송하는 무선 통신부; 및
    상기 제1 기판 위의 다른 일 측에 위치되고, 상기 태양 전지로부터 전원을 공급받아 충전되며, 충전된 전원을 상기 센서부 및 상기 무선 통신부에 공급하는 화학 전지를 포함하고,
    상기 태양 전지는,
    제2 기판 위에 위치되고, 빛을 받아 상기 센서부에 공급되는 전원을 생성하는 화합물층; 및
    상기 화합물층의 표면에 형성되는 금속 전극을 포함하는 것을 특징으로 하는 플렉서블 센서 모듈.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 센서부, 태양 전지, 무선 통신부 및 화학 전지는,
    상기 제1 기판 위의 서로 다른 위치에 각각 배치되는 것을 특징으로 하는 플렉서블 센서 모듈.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 태양 전지는,
    외부에 노출되어 빛을 흡수하도록, 상기 무선 통신부 및 상기 화학 전지 중 적어도 하나 위에 위치되는 것을 특징으로 하는 플렉서블 센서 모듈.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 금속 전극은 상기 태양 전지, 상기 센서부, 상기 무선 통신부 및 상기 화학 전지를 각각 연결하고,
    상기 금속 전극은,
    상기 화합물층 위에 형성되는 상부 금속 전극; 및
    상기 제2 기판과 상기 화합물층의 사이에 위치되고, 상기 화합물층을 기준으로 상기 상부 금속 전극과 반대쪽에 위치되는 하부 금속 전극을 포함하는 것을 특징으로 하는 플렉서블 센서 모듈.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 센서부는, 외부로 노출되어 외부의 온도, 습도, 가스 농도 및 조도 중 적어도 어느 하나를 측정하는 것을 특징으로 하는 플렉서블 센서 모듈.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 화합물층은, 3족 및 5족 화합물의 적층으로 형성되는 것을 특징으로 하는 플렉서블 센서 모듈.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 3족 및 5족 화합물은, 갈륨(Ga) 및 비소(As)로 이루어지는 것을 특징으로 하는 플렉서블 센서 모듈.
  8. 제1 기판 위에 위치되고, 외부의 환경 정보를 측정하는 센서부;
    상기 센서부 위에 위치되는 태양 전지;
    상기 제1 기판 위에서 상기 태양 전지와 나란하게 배치되고, 상기 센서부로부터 측정된 정보를 외부 서버로 전송하는 무선 통신부; 및
    상기 제1 기판 위에서 상기 무선 통신부와 나란하도록 배치되고, 상기 태양 전지로부터 전원을 공급받아 충전되며, 충전된 전원을 상기 센서부 및 상기 무선 통신부에 공급하는 화학 전지를 포함하고,
    상기 태양 전지는,
    상기 제1 기판과 마주보도록 배치되는 제2 기판;
    상기 제2 기판 위에 위치되고, 빛을 받아 상기 센서부에 공급되는 전원을 생성하는 화합물층;
    상기 화합물층의 표면에 형성되는 금속 전극; 및
    상기 센서부의 외부 노출을 위해 상기 태양 전지의 상하부를 관통하도록 형성되는 적어도 하나 이상의 관통 홀을 포함하는 것을 특징으로 하는 플렉서블 센서 모듈.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 금속 전극은 상기 태양 전지, 상기 센서부, 상기 무선 통신부 및 상기 화학 전지를 서로 연결하고,
    상기 금속 전극은,
    상기 화합물층 위에 형성되는 상부 금속 전극; 및
    상기 제2 기판과 상기 화합물층의 사이에 위치되고, 상기 화합물층을 기준으로 상기 상부 금속 전극과 반대쪽에 위치되는 하부 금속 전극을 포함하는 것을 특징으로 하는 플렉서블 센서 모듈.
  10. 제8항에 있어서,
    상기 태양 전지는, 상기 관통 홀을 중심으로 양쪽에서 상기 제2 기판, 상기 하부 금속 전극, 상기 화합물층 및 상기 상부 금속 전극의 순서로 적층되어 서로 마주보도록 배치되는 것을 특징으로 하는 플렉서블 센서 모듈.
  11. 제8항에 있어서,
    상기 센서부는, 상기 각 관통 홀을 통해 외부로 노출되어 외부의 온도, 습도, 가스 농도 및 조도 중 적어도 어느 하나를 측정하는 것을 특징으로 하는 플렉서블 센서 모듈.
  12. 제8항에 있어서,
    상기 태양 전지가 외부로 노출되는 것을 제한하도록 상기 태양 전지의 표면을 덮는 밀봉부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 플렉서블 센서 모듈.
  13. 제8항에 있어서,
    상기 제1 기판 위에서 상기 센서부와 나란하게 위치되고, 상기 센서부에 의해 측정된 신호를 증폭시키는 신호 증폭부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 플렉서블 센서 모듈.
  14. 제1기판 위에 센서부, 화학 전지 및 무선 통신부를 적층하여 반제품을 형성시키는 제1 단계; 및
    태양 전지를 형성시키는 제2 단계를 포함하고,
    상기 제2 단계는,
    상기 제1 기판과 마주보도록 배치되는 제2 기판 위에 하부 금속 전극을 형성시키는 단계;
    상기 하부 금속 전극 위에 3족 및 5족 화합물층을 형성시키는 단계;
    상기 3족 및 5족 화합물층 위에 상기 3족 및 5족 화합물층의 일부분이 외부로 노출되도록 상부 금속 전극을 형성시키는 단계; 및
    적층된 상기 제2 기판, 상기 하부 금속 전극, 상기 3족 및 5족 화합물층 및 상기 상부 금속 전극을 관통하도록 관통 홀을 형성시키는 단계를 포함하며,
    상기 반제품을 형성한 후 상기 태양 전지를 형성하여 상기 반제품 위에 상기 태양 전지를 결합시키거나, 상기 태양 전지를 형성한 후 상기 반제품을 형성하여 상기 반제품 위에 상기 태양 전지를 결합시키는 제3 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 플렉서블 센서 모듈의 제조 방법.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 관통 홀을 형성시키는 단계는,
    상기 외부로 노출된 3족 및 5족 화합물층의 일부분을 제거하여 상기 하부 금속 전극을 외부로 노출시키는 단계; 및
    상기 하부 금속 전극 및 상기 제2 기판을 타공하여 상기 센서부가 외부로 노출시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 플렉서블 센서 모듈의 제조 방법.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 반제품 위에 결합된 상기 태양 전지가 공기와 접촉되는 것을 방지하도록 상기 태양 전지의 표면을 밀봉부로 덮는 제4 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 플렉서블 센서 모듈의 제조 방법.
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