WO2018097578A1 - 태양전지 모듈, 이의 제조방법, 및 태양전지 보호시트 - Google Patents

태양전지 모듈, 이의 제조방법, 및 태양전지 보호시트 Download PDF

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WO2018097578A1
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protective sheet
electrodes
electrode
interconnector
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방정식
김태윤
이주섭
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한화첨단소재 주식회사
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    • Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy

Definitions

  • the present invention relates to a solar cell module, a manufacturing method thereof, and a solar cell protective sheet.
  • Photovoltaic power generation has attracted attention recently because it can be converted into electricity without environmental problems such as air pollution or global warming.
  • the solar cell module is required for solar power generation, and has a structure in which several layers including a protective sheet are stacked.
  • the solar cell module and the protective sheet include a plurality of electrodes for transferring the current of the solar cell to another adjacent solar cell or to another configuration outside.
  • the plurality of electrodes are preferably small in area and high in conductivity for solar cell efficiency.
  • One aspect of the invention relates to a solar cell module.
  • line electrodes having two or more unit electrodes spaced apart in a first direction may be arranged two or more spaced apart in a second direction.
  • the interconnector may electrically connect the unit electrode of the first line electrode and the unit electrode of the neighboring second line electrode.
  • the interconnector has a cylindrical shape, the diameter of which may satisfy the following Equation 1:
  • Another aspect of the invention relates to a method of manufacturing a solar cell module.
  • Another aspect of the invention relates to a solar cell protective sheet.
  • the solar cell protective sheet includes a polymer layer, a plurality of electrodes and interconnectors arranged on the polymer layer, wherein the plurality of electrodes include line electrodes having two or more unit electrodes spaced apart in a first direction. Two or more spaced apart in the second direction, the interconnector may electrically connect the plurality of unit electrodes arranged in the second direction.
  • the interconnector may have a diameter ID of about 100 ⁇ m to about 540 ⁇ m.
  • Solar cell module of another aspect of the present invention may include a solar cell protective sheet.
  • the solar cell protective sheet includes a polymer layer, a plurality of electrodes arranged on the polymer layer, and a shield material interposed between one end of the plurality of electrodes and the polymer layer, wherein the plurality of electrodes
  • the shielding material is polyethylene terephthalate (Polyethyleneterephtalate, PET), polypropylene (Polypropylene, PP), polyimide (Polyimide, PI), polymethyl methacrylate (Polymethylmethacrylate, PMMA), polystyrene (Polystyrene, PS), polyethylene (Polyethylene, PE), polyvinylchloride (PVC), and ethylene vinyl acetate (Ethylenevinylacetate, EVA).
  • the present invention is a stable connection of the electrode connecting the adjacent solar cells, the reliability of the electrode connection is improved by minimizing the step difference of the electrode, the solar cell which improved the appearance by visually blocking the electrode connecting the adjacent solar cell It has the effect of providing a module, its manufacturing method, and a solar cell protective sheet.
  • FIG. 1 is a simplified cross-sectional view of a solar cell module according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 briefly shows a plan view of some components of the solar cell module according to an embodiment of the present invention.
  • FIG 3 is a simplified illustration of a cross section of an interconnector according to an embodiment of the invention or an electrode according to one embodiment.
  • FIG. 4 is a simplified illustration of a cross section of an electrode according to another embodiment of the invention.
  • FIG. 5 briefly shows a plan view of a solar cell protective sheet according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 6 is a simplified cross-sectional view of a solar cell protective sheet according to an embodiment of the present invention.
  • Figure 8 briefly shows a plan view of a solar cell protective sheet according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 9 is a simplified cross-sectional view of a solar cell module according to another embodiment of the present invention.
  • first direction refers to a first direction according to FIG. 2, and may define a direction perpendicular to the first direction as a second direction.
  • each process constituting the method may occur differently from the stated order unless the context clearly indicates a specific order. That is, each process may occur in the same order as specified, may be performed substantially simultaneously, or may be performed in the reverse order.
  • the present invention is the core technology development project for renewable energy of Korea Institute of Energy Evaluation (Korea Institute of Trade, Industry and Energy) (Development of original technology for wire electrode sheet for 60 cell size photovoltaic module for busbaris cell application, 2016. 05. 01 ⁇ 2018. 04. 30 ) And is based on patent applications 10-2016-0156075 and 10-2017-0037967.
  • FIG. 1 is a schematic cross-sectional view of a solar cell module according to an embodiment of the present invention
  • Figure 2 is a partial configuration of the solar cell module according to an embodiment of the present invention (polymer layer and a plurality of second protective sheet A plan view of the electrode, and the interconnector) is shown briefly.
  • FIG. 2 shows a second protective sheet having three electrodes, this is simply illustrated to help explain the structure, but is not limited thereto.
  • the solar cell module 1000 includes a first protective sheet 100 including a plurality of first electrodes 120, and a plurality of second electrodes 220 facing the first electrode. It is formed between the second protective sheet 200, the first protective sheet 100 and the two or more solar cell 400 formed between the second protective sheet 200 and the solar cell including, And an interconnector 300 electrically connecting the first electrode and the second electrode.
  • the first protective sheet 100 includes a polymer layer 110 and a plurality of first electrodes 120 formed on the polymer layer 110.
  • the plurality of first electrodes 120 may include two or more line electrodes spaced apart at regular intervals D in a first direction from two or more unit electrodes.
  • the first direction and the second direction are vertical, and the unit electrode of the first line electrode and the unit electrode of the second line electrode have the same position and spacing with respect to the first direction.
  • the interconnector 300 may electrically connect the unit electrode of the first line electrode and the unit electrode of the neighboring second line electrode.
  • the polymer layer 110 may protect the solar cell and form a laminate together with the plurality of electrodes 120. Specifically, the polymer layer 110 may be heated to have a viscosity to fix the plurality of electrodes 120.
  • the polymer layer 10 may include at least one of ethylene-vinyl acetate resin, polyolefin resin, polyester resin, polyurethane resin, ethylene copolymer resin, silicone compound, and silicone hybrid copolymer.
  • the silicone-based compound may be a silicone-based compound except for the silicone-based hybrid copolymer, and may be, for example, polydimethylsiloxane (PDMS), polymethylethylsiloxane, polydiethylsiloxane, polymethylphenylsiloxane, or polyethylphenylsiloxane in polydiphenylsiloxane. It may include one or more of.
  • the silicone-based hybrid copolymer may be formed by polymerizing one or more of the silicone-based compound and one or more of an olefin-based compound, an ester-based compound, and a urethane-based compound.
  • the polymer layer 110 may include at least one of a high thermal conductive insulating material, a heat radiating material, a transparent material, an oxidizing agent, a UV absorber, a thermal polymerization material, and a photoconversion material.
  • a high thermal conductive insulating material e.g., a heat radiating material, a transparent material, an oxidizing agent, a UV absorber, a thermal polymerization material, and a photoconversion material.
  • it may include a material that reflects incident sunlight at the inner surface of the sheet to increase solar absorption.
  • the plurality of electrodes 120 serves to transfer the current reaching the electrode to another adjacent solar cell or to another external configuration.
  • FIG. 3 is a simplified illustration of a cross section of an electrode according to one embodiment of the invention
  • FIG. 4 is a simplified illustration of a cross section of an electrode according to another embodiment of the invention.
  • the electrode includes a conductor 21 and a conductive material 22 formed on the conductor 21, and the conductive material 22 has a melting point of about 200 ° C. or less. , Specifically about 100 ° C. to about 200 ° C., more specifically about 120 ° C. to about 180 ° C.
  • the alloy having the melting point of about 200 ° C. or less may be laminated or coated on the conductor.
  • the electrode includes a conductive material having a melting point of about 200 ° C. or less, thereby connecting to an electrode of an adjacent cell in a process of about 200 ° C. or less, specifically about 100 ° C. to about 200 ° C., more specifically about 150 ° C. to about 200 ° C. Can be energized, there is an advantage in excellent processability.
  • the conductor 21 may be formed in a ribbon or wire shape.
  • the width w, the thickness t 2 , and the diameters D1 and D2 of the conductor 21 are not particularly limited, but the width w, the thickness t 2 , and the diameters D1 and D2 are about 50, respectively. And from about 100 ⁇ m to about 2 mm, specifically from about 100 ⁇ m to about 1.5 mm.
  • the conductor 21 has a width (W) or diameter (D1) and the product of the number of electrodes arranged in the first direction is about 2.5mm to about 5.5mm (see Equation 2 below), specifically about 3.5 It may range from mm to about 4.5 mm.
  • the alignment between the efficiency and the electrode pattern of the solar cell in the above range is excellent.
  • the diameter D1 of the conductor 21 may be about 50 ⁇ m to about 500 ⁇ m, specifically about 100 ⁇ m to about 400 ⁇ m. Can be.
  • the thickness D2 of the conductive material 22 formed on the conductor 21 may be about 10 ⁇ m or less, but is not limited thereto.
  • about 2 to about 50 electrodes may be repeatedly arranged in a direction perpendicular to the first direction. Specifically, when the plurality of electrodes is in the form of a ribbon, about 2 to about 10 electrodes may be repeatedly arranged, and in the case of a wire form, about 5 to about 50 electrodes may be repeatedly arranged. In the above range, the efficiency of the solar cell is excellent.
  • the conductor 21 may include copper (Cu), nickel (Ni), aluminum (Al), or the copper (Cu), nickel (Ni), aluminum (Al), anisotropic conductive film (ACF), anisotropic conductive paste ( ACP), conductive paste (CP) and activated carbon fibers (ACF) may include two or more. Specifically, in the case of containing two or more metals may be in the form of an alloy.
  • the alloy having a melting point of about 200 ° C. or less in the conductive material 22 includes two or more of bismuth (Bi), tin (Sn), silver (Ag), lead (Pb), cadmium (Cd), and indium (In).
  • the alloy can be applied.
  • the first protective sheet 100 may further include an adhesive and an adhesive (not shown) between the polymer layer 10 and the electrode 20.
  • the plurality of electrodes may be attached to the polymer layer through an adhesive or an adhesive.
  • the second protective sheet 200 may be substantially the same as the first protective sheet.
  • the interconnector 300 reliably electrically connects the electrode of the second protective sheet 200 of the solar cell 400 adjacent to the electrode of the first protective sheet 100.
  • the solar cell module includes a plurality of electrodes in the first and second protective sheets 100 and 200 in order to transfer current generated from the solar cell to an adjacent solar cell or an external configuration, and the plurality of electrodes must be connected to each other. do.
  • the electrodes extend in the first direction, and if necessary, the width of the electrode may be as thin as about 50 ⁇ m or less, and thus, there is difficulty in process because the inter-electrode connection between adjacent solar cells is not easy.
  • the electricity supply between electrodes is cut off by a bad environment, such as high temperature, and a defect may arise.
  • the solar cell module 300 of the present invention includes an interconnector 300 for electrically connecting the electrode of the first protective sheet and the electrode of the second protective sheet of the adjacent solar cell, thereby stably between the adjacent cells. Can be connected to facilitate the process and minimize the defects.
  • the interconnector may electrically connect the unit electrode of the first line electrode and the unit electrode of the neighboring second line electrode.
  • the interconnector is not particularly limited in form and cross section as long as the interconnector electrically connects the unit electrode of the first line electrode and the unit electrode of the neighboring second line electrode.
  • the cross section of the interconnector may be a polygon, such as rectangular, square, trapezoidal, hexagonal, octagonal, circular, elliptical, semicircular, playground track shape, or a combination of the above.
  • the interconnector has a uniform height in all directions, so that the manufacturing process is simple, and the cross section may be applied in a circular shape in terms of easy handling when manufacturing the module.
  • the interconnector 300 has a cylinder shape (circular cross section), and the diameter ID is about 50%, 60%, 70%, 80%, of the solar cell height H, 90%, 100%, 110%, 120%, 130%, 140%, 150%, 160%, 170%, 180%, 190%, 200%, 210%, 220%, 230%, 240%, 250% , 260%, 270%, 280%, 290% or 300%.
  • the interconnector 300 may have a diameter ID in a range of at least one of the above values and at most one of the above values.
  • the interconnect 300 may have a diameter ID of about 50% to about 300%, specifically about 60% to about 250%, more specifically about 70% to about 200%. It is possible to minimize the step difference between the region where the solar cell is present and the portion where the solar cell is not present at the diameter, thereby preventing shorting of the electrode and increase in resistance.
  • the diameter ID of the interconnector 300 may satisfy Equation 1 below. In this case, the step difference of the electrode can be minimized.
  • Interconnect diameter (ID) ⁇ solar cell height (H).
  • the thickness of the interconnector may be in the range of a diameter ID of the interconnector.
  • the thickness refers to the thickness direction (direction perpendicular to both the first direction and the second direction) of the solar cell module.
  • the structure of the interconnector 300 includes a conductor and a conductive material formed on the conductor, and the conductive material may include an alloy having a melting point of about 200 ° C. or less, specifically about 100 ° C. to about 200 ° C. Can be.
  • the conductor and the conductive material are substantially the same as the conductor and the conductive material of the electrode.
  • the interconnector 300 may be substantially the same as the wire type electrode or the ribbon type electrode, but the width w, the thickness t 2 , and the diameters D1 and D2 may be different as necessary. .
  • the solar cell module may include a general glass, tempered glass, backing glass, a transparent polymer substrate or a polymer substrate including glass fibers in a front portion receiving light, and a back sheet on a rear portion facing the front portion. ) May be further included.
  • the backsheet can be applied without limitation as long as it is applied to a solar cell module.
  • the method of manufacturing a solar cell module of the present invention comprises the steps of aligning two or more solar cells 400 on a second protective sheet 200, and electrically connecting a plurality of unit electrodes of the second protective sheet 200.
  • the first protective sheet or the second protective sheet may include a front glass on the outermost layer of the solar cell module, and the second protective sheet or the first protective sheet opposite thereto may include a back sheet or a rear glass.
  • the solar cell module may be manufactured by laminating the front glass, the first protective sheet including the interconnector, the solar cell, the second protective sheet, and the back sheet (or the rear glass).
  • the second protective sheet 200 may include a base layer, a polymer layer, and a plurality of electrodes, and the plurality of electrodes may be an electrode patterned on the polymer layer.
  • the electrode may include a conductor and a conductive material formed on the conductor.
  • the first protective sheet, the solar cell and the second protective sheet may be laminated at a temperature of about 150 ° C. to about 200 ° C.
  • the first protective sheet may be substantially the same as the second protective sheet.
  • the lamination is greater than or equal to about 0 and less than or equal to about 20 mm, specifically greater than or equal to about 0 mm, with an electrode of the second protective sheet 200 in which the electrode of the first protective sheet 100 is in contact with adjacent solar cells in a first direction. It may be laminated so that lengths of about 15 mm or less, more specifically greater than about 0 and about 10 mm or less, overlap.
  • the upper electrode and the lower electrode of the solar cell can be electrically connected to each of the electrode of the first protective sheet and the electrode of the second protective sheet, in particular the first electrode of the first protective sheet is in contact with the adjacent solar cell 2 may be electrically connected to the electrode of the protective sheet.
  • the method of manufacturing the solar cell module includes forming a polymer substrate including general glass, tempered glass, back glass, transparent polymer substrate, or glass fiber on the front surface of the solar cell module, and the rear portion facing the front portion.
  • the method may further include forming a back sheet.
  • the backsheet can be applied without limitation as long as it is applied to a solar cell module.
  • the solar cell protective sheet 500 of the present invention includes a polymer layer 10, a plurality of electrodes 20 and an interconnector 30 arranged on the polymer layer 10, and the plurality of The electrode 20 is a line electrode in which two or more unit electrodes are spaced apart in a first direction and is arranged two or more spaced apart in a second direction, and the interconnector 30 electrically connects the plurality of unit electrodes arranged in a second direction.
  • the polymer layer 10 and the plurality of electrodes 20 are substantially the same as the polymer layers 110 and 210 and the plurality of electrodes 120 and 220 of the solar cell module of the present invention.
  • the solar cell protective sheet 500 will be described with reference to the interconnector 30.
  • the cross section of the interconnector may be a polygon, such as a rectangle, a square, a trapezoid, a hexagon, an octagon, a circle, an ellipse, a semicircle, a playground track shape, or a combination of the above shapes.
  • the interconnector has a uniform height in all directions, so that the manufacturing process is simple, and the cross section may be applied in a circular shape in terms of easy handling when manufacturing the module.
  • the thickness of the interconnector may be in the range of a diameter ID of the interconnector.
  • the thickness refers to a direction perpendicular to both the first direction and the second direction.
  • the interconnector 30 may be formed on the plurality of electrodes through an adhesive or an adhesive.
  • the interconnector 30 may be formed over one end of the plurality of electrodes, and a portion where the electrode 20 is not present may be loosely formed in the interconnector 30 to be in contact with the polymer layer 10. You don't have to.
  • the solar cell protective sheet includes a polymer substrate including general glass, tempered glass, back glass, transparent polymer substrate, or glass fiber on the opposite surface of the polymer layer 10 on which the plurality of electrodes 20 are not formed, It may further include a back sheet.
  • the backsheet can be applied without limitation as long as it is applied to a solar cell module.
  • the solar cell protective sheet according to the embodiment may be prepared by stacking a plurality of electrodes 20 on the polymer layer 10 and forming an interconnector 30 at one end of the plurality of electrodes 30.
  • the polymer layer 10 may be formed by coating the polymer layer composition on a substrate or the like, drying or curing, laminating the polymer sheet by heating, or bonding the polymer layer using an adhesive or an adhesive.
  • 7 is a simplified cross-sectional view of a solar cell protective sheet according to another embodiment of the present invention
  • Figure 8 is a simplified plan view of a solar cell protective sheet according to another embodiment of the present invention
  • Figure 9 is Brief illustration of a cross-sectional view of a solar cell module according to another embodiment of the invention.
  • the solar cell protective sheet, the polymer layer 10, the plurality of electrodes 20 arranged on the polymer layer 10 and one end of the plurality of electrodes 20 and the polymer layer 10 And a shield member 40 interposed between the plurality of electrodes 20, and the plurality of electrodes 20 include two or more line electrodes in which two or more unit electrodes are spaced apart in a first direction and are arranged at least two apart in a second direction. 40 may extend in a second direction.
  • the shield member 40 is formed in the second direction under one end of the plurality of electrodes, thereby reducing the step difference of the electrode when manufacturing the solar cell module.
  • the second protective sheet 600 includes the shielding material 40, so that the electrode 620 of the second protective sheet 600 and the electrode 520 of the first protective sheet 500 are formed. Since the step caused by the battery cell 400 can be canceled, the electrical connection between the electrodes is stable, there is an advantage that can prevent the occurrence of a short circuit over time.
  • the polymer sheet (and the glass substrate that can be formed on the polymer sheet) is transparent, the electrodes connected between adjacent cells are visually visible from the front side of the solar cell module, depending on where the solar cell module is to be installed. May need improvement.
  • Shield material 40 of the present invention is polyethylene terephthalate (Polyethyleneterephtalate, PET), polypropylene (Polypropylene, PP), polyimide (Polyimide, PI), polymethyl methacrylate (Polymethylmethacrylate, PMMA), polystyrene (Polystyrene, PS ), Formed of an opaque material including at least one of polyethylene (PE), polyvinylchloride (PVC), and ethylene vinyl acetate (Ethylenevinylacetate, EVA) to visually block electrodes connecting adjacent solar cells. It can improve the appearance.
  • the shield member 40 may include or coat a functional additive to minimize heat resistance, heat dissipation, durability, and discoloration.
  • the functional additive may include at least one of a heat dissipating material, a weather resistant material, an insulating material, an antioxidant, an ultraviolet stabilizer, a flame retardant, an antistatic agent, a filler, a colorant, a plasticizer, a heat stabilizer, an antiblocking agent, a slip agent, and a nucleating agent.
  • the shield material has a height SH of about 50, 60, 70, 80, 90, 100, 110, 120, 130, 140, 150, 160, 170, 180, 190, 200, 210, 220, 230, 240, 250 , 260, 270, 280, 290, 300, 310, 320, 330, 340, 350, 360, 370, 380, 390, 400, 410, 420, 430, 440 or 450 ⁇ m.
  • the shielding material height (SH) may be in the range of at least one of the above values and about one or less of the above values.
  • the shielding material may have a height SH of about 50 ⁇ m to about 450 ⁇ m, specifically about 100 ⁇ m to about 350 ⁇ m, and more specifically about 150 ⁇ m to about 300 ⁇ m. In the height range, the step difference of the electrode can be minimized, and the shielding property and durability are also excellent.
  • the shielding material width may be appropriately adjusted according to the spacing and / or solar cell module of the solar cell.
  • both the first and the second protective sheet can be applied as the shield material is formed, at this time, even if the height of the shield material (SH) can be reduced to minimize the step of the electrode, the step is dispersed in the two protective sheets By reducing it, a more stable structure can be achieved.
  • SH shield material
  • Solar cell module of another aspect of the present invention may include a solar cell protective sheet according to the other embodiment.
  • the solar cell protective sheet comprises the steps of placing the shield material 40 in a region corresponding to one end of the plurality of electrodes 20 on the polymer layer 10, the plurality of electrodes 20 thereon It can be prepared by the step of laminating.
  • the polymer layer 10 may be formed by applying a calender method, a co-extrusion method, or a polymer layer composition to a substrate or the like to dry or cure the resin, or by heating the polymer sheet and laminating or bonding the polymer layer through an adhesive or an adhesive. Can be formed.
  • a method of manufacturing a solar cell protective sheet includes applying an adhesive to a surface of a polymer sheet in a pattern form, and forming a plurality of electrodes on one surface of the polymer sheet using an adhesive applied in the pattern form. It may be formed by a method comprising a.
  • the electrode may include a conductive metal and a conductive material formed on the conductive metal.

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Abstract

본 발명의 태양전지 모듈은 복수의 제1 전극을 포함하는 제1 보호시트, 상기 제1 전극에 대향하는 복수의 제2 전극을 포함하는 제2 보호시트, 상기 제1 보호시트 및 상기 제2 보호시트 사이에 형성된 2 이상의 태양전지 셀 및 상기 태양전지 셀 사이에 형성되고, 상기 제1 전극과 상기 제2 전극을 전기적으로 연결하는 인터커넥터를 포함한다.

Description

태양전지 모듈, 이의 제조방법, 및 태양전지 보호시트
본 발명은 태양전지 모듈, 이의 제조방법, 및 태양전지 보호시트에 관한 것이다.
태양광 발전은 대기 오염이나 지구 온난화 등의 환경문제 없이 전기로 변환할 수 있는 장점이 있어 최근 주목 받고 있다.
태양광 발전을 위해서는 태양전지 모듈이 필요하며, 이는 보호시트를 포함하는 여러 층이 적층된 구조를 가진다.
태양전지 모듈 및 보호시트는 태양전지 셀의 전류를 인접한 다른 태양전지 셀에 전달하거나, 외부의 다른 구성으로 전달하는 복수의 전극을 포함한다. 복수의 전극은 태양전지 효율을 위해 면적이 작으면서도 전도성이 높은 것이 바람직하다.
다만, 면적이 작아짐에 따라 인접한 태양전지 셀들을 연결하는데 어려움이 있다. 예를 들어, 태양전지 모듈 제조 시 전극이 연결되지 않아서 통전되지 않는 전극이 생길 수 있고, 시간이 지나면서 고온 등의 환경에 장기간 노출됨에 따라 전극이 단락되는 문제점이 있다.
또한, 전극을 포함하는 시트를 사용하여 태양전지 모듈을 제조하는 경우, 태양전지 셀이 존재하는 영역과 그렇지 않은 영역 사이에 높이 단차가 존재해 인접한 태양전지 셀을 연결하는 전극에 얼라인 단차가 발생하여, 전극이 제대로 연결되지 않거나, 불완전하게 연결되는 문제점도 있다.
따라서, 인접한 태양전지 셀을 연결하는 전극을 안정적으로 연결할 수 있고, 단차를 최소화하여 신뢰성을 개선시킨 태양전지 모듈 및 태양전지 보호시트가 필요하다.
이와 관련한 선행 기술은 한국 공개특허 제2006-0101483호에 개시되어 있다.
본 발명의 목적은 인접한 태양전지 셀을 연결하는 전극의 연결이 안정적인 태양전지 모듈, 이의 제조방법, 및 태양전지 보호시트를 제공하기 위한 것이다.
본 발명의 다른 목적은 인접한 태양전지 셀을 연결하는 전극의 단차를 최소화하여 전극 연결의 신뢰성이 향상된 태양전지 모듈, 이의 제조방법, 및 태양전지 보호시트를 제공하기 위한 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 인접한 태양전지 셀을 연결하는 전극을 시각적으로 차단하여 외관을 개선시킨 태양전지 모듈, 이의 제조방법, 및 태양전지 보호시트를 제공하기 위한 것이다.
본 발명의 상기 및 기타의 목적들은 하기 설명되는 본 발명에 의하여 모두 달성될 수 있다.
본 발명의 하나의 관점은 태양전지 모듈에 관한 것이다.
일 구체예에서, 상기 태양전지 모듈은 복수의 제1 전극을 포함하는 제1 보호시트, 상기 제1 전극에 대향하는 복수의 제2 전극을 포함하는 제2 보호시트, 상기 제1 보호시트 및 상기 제2 보호시트 사이에 형성된 2 이상의 태양전지 셀 및 상기 태양전지 셀 사이에 형성되고, 상기 제1 전극과 상기 제2 전극을 전기적으로 연결하는 인터커넥터를 포함한다.
상기 복수의 제1 및 제2 전극은, 2 이상의 단위 전극이 제1 방향으로 이격 배열된 라인 전극이 제2 방향으로 2 이상 이격 배열될 수 있다.
상기 인터커넥터는 제1 라인 전극의 단위 전극과 이웃하는 제2 라인전극의 단위 전극을 전기적으로 연결할 수 있다.
상기 인터커넥터는 실린더 형상을 가지며, 직경(ID)은 상기 태양전지 셀 높이(H)의 약 50% 내지 약 300%일 수 있다.
상기 인터커넥터는 실린더 형상을 가지며, 직경은 하기 식 1을 만족할 수 있다:
[식 1]
인터커넥터의 직경(ID) ≥ 태양전지 셀 높이(H).
상기 전극 또는 인터커넥터는 도전체 및 상기 도전체 상에 형성되는 도전성 소재를 포함하고, 상기 도전성 소재는 녹는점이 약 200 ℃ 이하인 합금을 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 관점은 태양전지 모듈의 제조방법에 관한 것이다.
일 구체예에서, 상기 태양전지 모듈의 제조방법은 제2 보호시트 상에 2 이상의 태양전지 셀을 정렬하는 단계, 상기 제2 보호시트의 복수의 단위 전극을 전기적으로 연결하도록 인터커넥터를 배치하는 단계, 상기 제2 보호시트 및 상기 태양전지 셀 상에 제1 보호시트를 위치시키는 단계 및 약 200 ℃ 이하의 온도에서 상기 제2 보호시트, 상기 태양전지 셀, 상기 인터커넥터 및 상기 제1 보호시트를 합지하는 단계를 포함한다.
본 발명의 또 다른 관점은 태양전지 보호시트에 관한 것이다.
일 구체예에서 상기 태양전지 보호시트는 고분자층, 상기 고분자층 상에 배열된 복수의 전극 및 인터커넥터를 포함하고, 상기 복수의 전극은 2 이상의 단위 전극이 제1 방향으로 이격 배열된 라인 전극이 제2 방향으로 2 이상 이격 배열되고, 상기 인터커넥터는 제2 방향으로 배열된 복수의 단위 전극을 전기적으로 연결할 수 있다.
상기 인터커넥터는 직경(ID)이 약 100㎛ 내지 약 540㎛일 수 있다.
상기 고분자층은 에틸렌비닐 아세테이트(ethylene-vinyl acetate) 수지, 폴리올레핀계 수지, 폴리에스테르계 수지, 폴리우레탄계 수지, 에틸렌계 공중합체 수지, 실리콘계 화합물 및 실리콘계 하이브리드 공중합체 중 하나 이상을 포함할 수 있다.
상기 복수의 전극은 제2 방향으로 약 2 내지 약 50 개의 전극이 반복적으로 배열될 수 있다.
본 발명의 다른 관점의 태양전지 모듈은 태양전지 보호시트를 포함할 수 있다.
다른 구체예에서 상기 태양전지 보호시트는, 고분자층, 상기 고분자층 상에 배열된 복수의 전극 및 상기 복수의 전극 일 단부와 상기 고분자층 사이에 개재되는 실드재를 포함하고, 상기 복수의 전극은 2 이상의 단위 전극이 제1 방향으로 이격 배열된 라인 전극이 제2 방향으로 2 이상 이격 배열되고, 상기 실드재는 제2 방향으로 연장될 수 있다.
상기 실드재는 높이(SH)가 약 50㎛ 내지 약 450㎛일 수 있다.
상기 실드재는 폴리에틸렌 테레프탈레이트(Polyethyleneterephtalate, PET), 폴리프로필렌(Polypropylene, PP), 폴리이미드(Polyimide, PI), 폴리메틸메타크릴레이트(Polymethylmethacrylate, PMMA), 폴리스티렌(Polystyrene, PS), 폴리에틸렌(Polyethylene, PE), 폴리비닐클로라이드(Polyvinylchloride, PVC) 및 에틸렌비닐아세테이트(Ethylenevinylacetate, EVA) 중 하나 이상을 포함할 수 있다.
본 발명의 또 다른 관점의 태양전지 모듈은 상기 태양전지 보호시트를 포함할 수 있다.
본 발명은 인접한 태양전지 셀을 연결하는 전극의 연결이 안정적이고, 전극의 단차를 최소화하여 전극 연결의 신뢰성이 향상되며, 인접한 태양전지 셀을 연결하는 전극을 시각적으로 차단하여 외관을 개선시킨 태양전지 모듈, 이의 제조방법, 및 태양전지 보호시트를 제공하는 효과를 갖는다.
도 1은 본 발명의 일 구체예에 따른 태양전지 모듈의 단면을 간략히 도시한 것이다.
도 2는 본 발명의 일 구체예에 따른 태양전지 모듈의 일부 구성에 대한 평면도를 간략히 도시한 것이다.
도 3은 본 발명의 구체예에 따른 인터커넥터 또는 일 구체예에 따른 전극의 단면을 간단히 도시한 것이다.
도 4는 본 발명의 다른 구체예에 따른 전극의 단면을 간단히 도시한 것이다.
도 5는 본 발명의 일 구체예에 따른 태양전지 보호시트의 평면도를 간략히 도시한 것이다.
도 6은 본 발명의 일 구체예에 따른 태양전지 보호시트의 단면도를 간략히 도시한 것이다.
도 7은 본 발명의 다른 구체예에 따른 태양전지 보호시트의 단면도를 간략히 도시한 것이다.
도 8은 본 발명의 다른 구체예에 따른 태양전지 보호시트의 평면도를 간략히 도시한 것이다.
도 9는 본 발명의 또 다른 구체예에 따른 태양전지 모듈의 단면도를 간략히 도시한 것이다.
이하, 첨부한 도면들을 참조하여, 본 출원의 구체예들을 보다 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 본 출원에 개시된 기술은 여기서 설명되는 구체예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다.
단지, 여기서 소개되는 구체예들은 개시된 내용이 철저하고 완전해 질 수 있도록 그리고 당업자에게 본 출원의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 제공되는 것이다. 도면에서 각 장치의 구성요소를 명확하게 표현하기 위하여 상기 구성요소의 폭이나 두께 등의 크기를 다소 확대하여 나타내었다. 또한, 설명의 편의를 위하여 구성요소의 일부만을 도시하기도 하였으나, 당업자라면 구성요소의 나머지 부분에 대하여도 용이하게 파악할 수 있을 것이다.
본 명세서에서 "상부"와 "하부"는 도면을 기준으로 정의한 것으로서, 시관점에 따라 "상부"가 "하부"로, "하부"가 "상부"로 변경될 수 있고, "위(on)" 또는 "상(on)"으로 지칭되는 것은 바로 위뿐만 아니라 중간에 다른 구조를 개재한 경우도 포함할 수 있다. 반면, "직접 위(directly on)" 또는 "바로 위"로 지칭되는 것은 중간에 다른 구조를 개재하지 않은 것을 의미한다.
본 명세서에서 "제1 방향"은 도 2에 따른 제1 방향을 의미하며, 제1 방향의 수직인 방향을 제2 방향으로 정의할 수 있다.
본 명세서에서 제1, 제2 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되지는 않는다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.
또한, 해당 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 출원의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 본 출원의 사상을 다양한 다른 형태로 구현할 수 있을 것이다. 그리고, 복수의 도면들 상에서 동일 부호는 실질적으로 서로 동일한 요소를 지칭한다.
한편, 본 명세서에서 서술되는 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함하는 것으로 이해되어야 하고, '포함하다' 또는 '가지다'등의 용어는 기술되는 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
또한, 방법 또는 제조방법을 수행함에 있어서, 상기 방법을 이루는 각 과정들은 문맥상 명백하게 특정 순서를 기재하지 않은 이상 명기된 순서와 다르게 일어날 수 있다. 즉, 각 과정들은 명기된 순서와 동일하게 일어날 수도 있고 실질적으로 동시에 수행될 수도 있으며 반대의 순서대로 수행될 수도 있다.
본 발명은 산업통상자원부 한국에너지 기술평가원의 신재생에너지 핵심기술 개발사업(버스바리스 셀 적용을 위한 60셀 크기 태양광 모듈용 와이어 전극시트 원천기술 개발, 2016. 05. 01 ~ 2018. 04. 30)의 지원을 받고, 특허 출원 제10-2016-0156075호 및 제10-2017-0037967호를 기초로 한다.
이하, 본 발명을 상세히 설명하면 다음과 같다.
태양전지 모듈
도 1 및 도 2를 참고하여, 본 발명의 일 구체예에 따른 태양전지 모듈을 설명한다. 도 1은 본 발명의 일 구체예에 따른 태양전지 모듈의 단면을 간략히 도시한 것이고, 도 2는 본 발명의 일 구체예에 따른 태양전지 모듈의 일부 구성(제2 보호시트의 고분자층과 복수의 전극, 및 인터커넥터)에 대한 평면도를 간략히 도시한 것이다. 특히 도 2는 전극이 3개인 제2 보호시트를 도시하고 있으나, 이는 구조의 설명을 돕기 위해 간단히 도시한 것이며, 이에 제한되지 않는다.
본 발명의 일 구체예에 따른 태양전지 모듈(1000)은 복수의 제1 전극(120)을 포함하는 제1 보호시트(100), 상기 제1 전극에 대향하는 복수의 제2 전극(220)을 포함하는 제2 보호시트(200), 상기 제1 보호시트(100) 및 상기 제2 보호시트(200) 사이에 형성된 2 이상의 태양전지 셀(400) 및 상기 태양전지 셀 사이에 형성되고, 상기 제1 전극과 상기 제2 전극을 전기적으로 연결하는 인터커넥터(300)를 포함한다.
제1 보호시트(100)는 고분자층(110), 상기 고분자층(110) 상에 형성된 복수의 제1 전극(120)을 포함한다. 상기 복수의 제1 전극(120)은 2 이상의 단위 전극이 제1 방향으로 일정한 간격(D)으로 이격 배열된 라인 전극이 제2 방향으로 2 이상 이격 배열될 수 있다. 여기서 제1 방향과 제2 방향은 수직이고, 제1 라인 전극의 단위 전극과 제2 라인 전극의 단위 전극은 제1 방향에 대해 동일한 위치 및 간격을 가진다.
또한, 상기 인터커넥터(300)는 제1 라인 전극의 단위 전극과 이웃하는 제2 라인전극의 단위 전극을 전기적으로 연결할 수 있다.
고분자층(110)은 태양전지 셀을 보호하고, 복수의 전극(120)과 함께 적층체를 이룰 수 있다. 구체적으로, 고분자층(110)은 점성을 가지도록 가열되어 상기 복수의 전극(120)을 고정시킬 수 있다.
상기 고분자층(10)은 에틸렌비닐 아세테이트(ethylene-vinyl acetate) 수지, 폴리올레핀계 수지, 폴리에스테르계 수지, 폴리우레탄계 수지, 에틸렌계 공중합체 수지, 실리콘계 화합물 및 실리콘계 하이브리드 공중합체 중 하나 이상을 포함할 수 있다. 상기 실리콘계 화합물은 상기 실리콘계 하이브리드 공중합체를 제외한 실리콘계 화합물일 수 있으며, 예를 들어 폴리디메틸실록산(PDMS), 폴리메틸에틸실록산, 폴리디에틸실록산, 폴리메틸페닐실록산, 폴리디페닐실록산 중 폴리에틸페닐실록산 중 하나 이상을 포함할 수 있다. 상기 실리콘계 하이브리드 공중합체는 상기 실리콘계 화합물 중 하나 이상;과 올레핀계 화합물, 에스테르계 화합물 및 우레탄계 화합물 중 하나 이상;을 중합하여 형성된 것일 수 있다.
또한, 상기 고분자층(110)은 고열전도성 절연물질，방열물질, 투명물질, 산화방제제, UV 흡수제, 열중합물질 및 광변환물질 중 하나 이상을 포함할 수 있다. 예를 들어, 입사된 태양광을 시트 내면에서 반사시켜 태양광 흡수를 증가시키는 물질을 포함할 수 있다.
복수의 전극(120)은 전극에 도달한 전류를 인접한 다른 태양전지 셀에 전달하거나 또는 외부의 다른 구성으로 전달하는 역할을 한다.
도 3 및 도 4를 참고하여, 전극을 설명한다. 도 3은 본 발명의 일 구체예에 따른 전극의 단면을 간단히 도시한 것이고, 도 4는 본 발명의 다른 구체예에 따른 전극의 단면을 간단히 도시한 것이다.
도 3 및 도 4를 참고하면 상기 전극은, 도전체(21) 및 상기 도전체(21) 상에 형성되는 도전성 소재(22)를 포함하고, 상기 도전성 소재(22)는 녹는점이 약 200 ℃ 이하, 구체적으로 약 100℃ 내지 약 200℃, 더욱 구체적으로 약 120℃ 내지 약 180℃인 합금을 포함할 수 있다. 상기 녹는점이 약 200 ℃ 이하인 합금은 상기 도전체 상에 적층 또는 코팅될 수 있다. 상기 전극은 녹는점이 약 200 ℃ 이하인 도전성 소재를 포함함으로써, 약 200 ℃ 이하, 구체적으로 약 100℃ 내지 약 200℃, 더욱 구체적으로 약 150℃ 내지 약 200℃의 공정으로 인접한 셀의 전극과 연결 및 통전될 수 있어, 공정성이 우수한 장점이 있다.
도 3 및 도 4를 참고하면, 상기 도전체(21)은 리본 또는 와이어 형태로 형성될 수 있다. 도전체(21)의 폭(w)과 두께(t2), 직경(D1, D2)는 특별히 제한되지 않지만, 폭(w), 두께(t2), 직경(D1, D2)은 각각 약 50 ㎛ 내지 약 2 mm, 구체적으로 약 100 ㎛ 내지 약 1.5 mm의 범위일 수 있다. 예를 들어, 상기 도전체(21)는 폭(W) 또는 직경(D1)과 제1 방향으로 배열된 전극의 개수의 곱은 약 2.5mm 내지 약 5.5mm(하기 식 2 참고), 구체적으로 약 3.5mm 내지 약 4.5mm의 범위일 수 있다.
[식 2]
약 2.5 mm ≤ 도전체의 폭(W) 또는 직경(D1) × 제1 방향으로 배열된 전극의 개수 ≤ 약 5.5 mm
상기 범위에서 태양전지 셀의 효율 및 전극 패턴 간의 얼라인이 우수하다.
일 구체예에서, 상기 도전체(21)이 도 3과 같이 와이어 형태인 경우, 도전체(21)의 직경(D1)은 약 50 ㎛ 내지 약 500 ㎛, 구체적으로 약 100 ㎛ 내지 약 400 ㎛일 수 있다. 이 경우 도전체(21) 상에 형성되는 도전성 소재(22)의 두께(D2)는 약 10 ㎛ 이하일 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.
다른 구체예에서, 상기 도전체(21)이 도 4와 같이 리본 형태인 경우, 도전체(21)의 두께(t2)는 약 50 ㎛ 내지 약 100 ㎛, 폭(w)은 약 200 ㎛ 내지 약 500 ㎛일 수 있다. 이 경우 도전체(21) 상에 형성되는 도전성 소재(22)의 두께(t1)는 약 10 ㎛ 이하일 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.
상기 복수의 전극은 제1 방향과 수직하는 방향으로 약 2 내지 약 50 개의 전극이 반복적으로 배열될 수 있다. 구체적으로, 상기 복수의 전극이 리본 형태인 경우에는 약 2 내지 약 10 개의 전극이 반복적으로 배열될 수 있으며, 와이어 형태인 경우에는 약 5 내지 약 50 개의 전극이 반복적으로 배열될 수 있다. 상기 범위에서, 태양전지의 효율이 우수하다.
상기 도전체(21)은 구리(Cu), 니켈(Ni), 알루미늄(Al), 또는 상기 구리(Cu), 니켈(Ni), 알루미늄(Al), 이방성 도전필름(ACF), 이방성 도전페이스트(ACP), 전도성 페이스트(CP) 및 활성탄소섬유(ACF) 중 2 이상을 포함할 수 있다. 구체적으로, 금속을 2 이상 포함하는 경우 합금형태일 수 있다.
상기 도전성 소재(22) 중 녹는점이 약 200 ℃ 이하인 합금으로는 비스무스(Bi), 주석(Sn), 은(Ag), 납(Pb), 카드뮴(Cd) 및 인듐(In) 중 2 이상을 포함하는 합금을 적용할 수 있다.
상기 제1 보호시트(100)는 고분자층(10) 및 전극(20) 사이에 접착제 및 점착제(미도시)를 더 포함할 수 있다. 구체적으로 복수의 전극은 접착제 또는 점착제를 매개로 고분자층에 접착될 수 있다.
제2 보호시트(200)는 제1 보호시트와 실질적으로 동일할 수 있다.
인터커넥터(300)는 상기 제1 보호시트(100)의 전극과 인접한 태양전지 셀(400)의 제2 보호시트(200)의 전극을 안정적으로 전기적으로 연결하는 역할을 한다.
태양전지 모듈은 태양전지 셀에서 생성되는 전류를 인접한 태양전지 셀 또는 외부 구성으로 전달하기 위해 제1 및 제2 보호시트(100, 200)에 복수의 전극을 포함하며, 복수의 전극들은 서로 연결되어야 한다. 그러나, 상기 전극들은 제1 방향으로 연장된 형태이고, 필요에 따라서 전극의 폭이 약 50㎛ 이하로 얇은 경우도 있어, 인접한 태양전지 셀 사이의 전극 간 연결이 용이하지 않아 공정상 어려움이 있다. 또한, 제조 후에도 고온 등의 열악한 환경에 의해 전극간 통전이 끊어져 불량이 발생하는 경우도 발생한다.
본 발명의 태양전지 모듈(300)은 상기 제1 보호시트의 전극과 인접한 태양전지 셀의 제2 보호시트의 전극을 전기적으로 연결하는 인터커넥터(300)를 포함함으로써, 인접한 셀 사이에 안정적으로 전극을 연결할 수 있어 공정이 용이해지고, 불량을 최소화할 수 있다.
구체적으로, 상기 인터커넥터는 제1 라인 전극의 단위 전극과 이웃하는 제2 라인전극의 단위 전극을 전기적으로 연결할 수 있다.
상기 인터커넥터는 제1 라인 전극의 단위 전극과 이웃하는 제2 라인전극의 단위 전극을 전기적으로 연결하는 것이면, 형태 및 단면은 특별히 제한되지 않는다. 예를 들어, 인터커넥터의 단면은 직사각형, 정사각형, 사다리꼴, 육각형, 팔각형 등의 다각형, 원형, 타원형, 반원형, 운동장 트랙 모양 또는 상기 형태의 조합일 수 있다. 상기 인터커넥터는 모든 방향에 대하여 높이가 일정하여 제조 공정이 간단하고, 모듈 제작 시 취급이 용이한 면에서 단면을 원형으로 적용할 수 있다.
일 구체예에서, 상기 인터커넥터(300)는 실런더 형상(원형인 단면)을 가지며, 직경(ID)은 상기 태양전지 셀 높이(H)의 약 50%, 60%, 70%, 80%, 90%, 100%, 110%, 120%, 130%, 140%, 150%, 160%, 170%, 180%, 190%, 200%, 210%, 220%, 230%, 240%, 250%, 260%, 270%, 280%, 290% 또는 300%일 수 있다. 또한, 상기 인터커넥터(300)는 직경(ID)이 약 상기 수치 중 하나 이상 및 약 상기 수치 중 하나 이하의 범위일 수 있다. 예를 들어, 상기 인터커넥터(300)는 직경(ID)은 약 50% 내지 약 300%, 구체적으로 약 60% 내지 약 250%, 더욱 구체적으로 약 70% 내지 약 200%일 수 있다. 상기 직경에서 태양전지 셀이 존재하는 영역과 그렇지 않은 부분 사이의 단차를 최소화하여, 전극의 단락 및 저항의 증가를 방지할 수 있다.
다른 구체예에서, 상기 인터커넥터(300)의 직경(ID)은 하기 식 1을 만족할 수 있다. 이 경우 전극의 단차를 최소화할 수 있다.
[식 1]
인터커넥터의 직경(ID) ≥ 태양전지 셀 높이(H).
상기 인터커넥터의 단면이 원형 이외의 형태인 경우, 상기 인터커넥터의 두께는 상기 인터커넥터의 직경(ID) 범위일 수 있다. 이때, 상기 두께는 태양전지 모듈의 두께 방향(제1 방향 및 제2 방향 모두와 수직인 방향)을 의미한다.
상기 인터커넥터(300)의 구조는 도전체 및 상기 도전체 상에 형성되는 도전성 소재를 포함하고, 상기 도전성 소재는 녹는점이 약 200 ℃ 이하, 구체적으로 약 100℃ 내지 약 200℃인 합금을 포함할 수 있다. 상기 도전체 및 도전성 소재는 상기 전극의 도전체 및 도전성 소재와 실질적으로 동일하다.
상기 인터커넥터(300)는 상기 와이어 형태의 전극 또는 리본 형태의 전극과 실질적으로 동일할 수 있으나, 폭(w), 두께(t2), 직경(D1, D2)은 필요에 따라 상이할 수 있다.
상기 태양전지 모듈은 빛을 받는 전면부에 일반 유리, 강화 유리, 배강도 유리, 투명 고분자 기재 또는 유리섬유를 포함하는 고분자 기재를 포함할 수 있고, 전면부와 대향되는 후면부에 백시트(back sheet)를 더 포함할 수 있다. 상기 백시트는 태양전지 모듈에 적용되는 것이면 제한 없이 적용할 수 있다.
태양전지 모듈의 제조방법
본 발명의 다른 관점은 태양전지 모듈을 제조하는 방법에 관한 것이다. 구체예에서, 본 발명의 태양전지 모듈 제조 방법은 제2 보호시트(200) 상에 2 이상의 태양전지 셀(400)을 정렬하는 단계, 상기 제2 보호시트(200)의 복수의 단위 전극을 전기적으로 연결하도록 인터커넥터(300)를 배치하는 단계, 상기 제2 보호시트(200) 및 상기 태양전지 셀(400) 상에 제1 보호시트(100)를 위치시키는 단계 및 약 200 ℃ 이하, 구체적으로 약 100℃ 내지 약 200℃, 더욱 구체적으로 약 150℃ 내지 약 200℃의 온도에서 상기 제1 보호시트(100), 상기 태양전지 셀(400), 상기 인터커넥터(300) 및 상기 제2 보호시트(200)를 합지하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 제1 보호시트 또는 제2 보호시트는 태양전지 모듈의 최외층에 전면 유리를 포함할 수 있고, 이와 대향되는 제2 보호시트 또는 제1 보호시트는 백시트 또는 후면유리를 포함할 수 있다. 예를 들어, 전면 유리, 인터커넥터가 포함된 제1 보호시트, 태양전지 셀, 제2 보호시트 및, 백시트(또는 후면 유리)를 라미네이션 하여 태양전지 모듈을 제조할 수 있다.
상기 제2 보호시트(200)는 기재층, 고분자층 및 복수의 전극을 포함할 수 있고, 상기 복수의 전극은 상기 고분자층 상에 패턴화 된 전극일 수 있다. 상기 전극은 도전체 및 도전체 상에 형성되는 도전성 소재를 포함할 수 있다.
상기 제2 보호시트(200) 상에 2 이상의 태양전지 셀을 정렬하고, 제2 보호시트 및 태양전지 셀을 덮도록 제1 보호시트를 위치시키고, 200 ℃ 이하, 구체적으로 약 100℃ 내지 약 200℃, 더욱 구체적으로 약 150℃ 내지 약 200℃의 온도에서 상기 제1 보호시트, 상기 태양전지 셀 및 상기 제2 보호시트를 합지할 수 있다. 상기 제1 보호시트는 제2 보호시트와 실질적으로 동일할 수 있다.
상기 합지는 상기 제1 보호시트(100)의 전극이 제1 방향으로 인접한 태양전지 셀과 접촉하는 제2 보호시트(200)의 전극과 약 0 초과 및 약 20 mm 이하, 구체적으로 약 0 초과 및 약 15 mm 이하, 더욱 구체적으로 약 0 초과 및 약 10 mm 이하의 길이가 중첩되도록 합지할 수 있다. 이로써, 상기 태양전지 셀의 상부 전극 및 하부 전극은 제1 보호시트의 전극 및 제2 보호시트의 전극 각각과 전기적으로 연결될 수 있고, 특히 제1 보호시트의 전극이 인접한 태양전지 셀과 접촉하는 제2 보호시트의 전극과 전기적으로 연결될 수 있다.
상기 태양전지 모듈 제조방법은 태양전지 모듈의 빛을 받는 전면부에 일반 유리, 강화 유리, 배강도 유리, 투명 고분자 기재 또는 유리섬유를 포함하는 고분자 기재를 형성하는 단계, 및 전면부와 대향되는 후면부에 백시트(back sheet)를 형성하는 단계를 더 포함할 수 있다. 상기 백시트는 태양전지 모듈에 적용되는 것이면 제한 없이 적용할 수 있다.
태양전지 보호시트
본 발명의 또 다른 관점은 태양전지 보호시트에 관한 것이다. 도 5 및 도 6을 참고하여, 본 발명의 일 구체예에 따른 태양전지 보호시트를 설명한다. 도 5는 본 발명의 일 구체예에 따른 태양전지 보호시트의 평면도를 간략히 도시한 것이고, 도 6은 본 발명의 일 구체예에 따른 태양전지 보호시트의 단면도를 간략히 도시한 것이다.
일 구체예에서 본 발명의 태양전지 보호시트(500)는 고분자층(10), 상기 고분자층(10) 상에 배열된 복수의 전극(20) 및 인터커넥터(30)를 포함하고, 상기 복수의 전극(20)은 2 이상의 단위 전극이 제1 방향으로 이격 배열된 라인 전극이 제2 방향으로 2 이상 이격 배열되고, 상기 인터커넥터(30)는 제2 방향으로 배열된 복수의 단위 전극을 전기적으로 연결할 수 있다.
상기 고분자층(10) 및 상기 복수의 전극(20)은 본 발명의 태양전지 모듈의 고분자층(110, 210) 및 복수의 전극(120, 220)과 실질적으로 동일하다. 이하 인터커넥터(30)를 중심으로 태양전지 보호시트(500)를 설명한다.
상기 인터커넥터(30)는 제2 방향으로 배열된 복수의 단위 전극을 전기적으로 연결하는 역할을 한다. 구체적으로, 상기 인터커넥터(30)를 포함하는 태양전지 보호시트를 적용하여 태양전지 모듈을 제조하는 경우, 인접한 셀 사이에 안정적으로 전극을 연결할 수 있어 공정이 용이해지고, 불량을 최소화할 수 있다.
상기 인터커넥터(30)의 구조는 도전체(21) 및 상기 도전체(21) 상에 형성되는 도전성 소재(22)를 포함하고, 상기 도전성 소재(22)는 녹는점이 약 200 ℃ 이하, 구체적으로 약 100℃ 내지 약 200 ℃, 더욱 구체적으로 약 100℃ 내지 약 150℃인 합금을 포함할 수 있다. 상기 녹는점이 200 ℃ 이하인 합금은 상기 도전체 상에 적층 또는 코팅될 수 있다. 상기 인터커넥터(30)는 녹는점이 약 200 ℃ 이하인 도전성 소재를 포함함으로써, 약 200 ℃ 이하, 구체적으로 약 100℃ 내지 약 200℃, 더욱 구체적으로 약 150℃ 내지 약 200℃의 공정으로 인접한 셀의 전극과 연결 및 통전될 수 있어, 공정성이 우수한 장점이 있다. 상기 도전체 및 도전성 소재는 상기 전극의 도전체 및 도전성 소재와 실질적으로 동일하다.
상기 인터커넥터(30)는 상기 와이어 형태의 전극(도 3 참고) 또는 리본 형태의 전극(도 4 참고)과 실질적으로 동일할 수 있으나, 폭(w), 두께(t2), 직경(D1, D2)은 필요에 따라 상이할 수 있다.
또한, 상기 인터커넥터의 단면은 직사각형, 정사각형, 사다리꼴, 육각형, 팔각형 등의 다각형, 원형, 타원형, 반원형, 운동장 트랙 모양 또는 상기 형태의 조합일 수 있다. 상기 인터커넥터는 모든 방향에 대하여 높이가 일정하여 제조 공정이 간단하고, 모듈 제작 시 취급이 용이한 면에서 단면을 원형으로 적용할 수 있다.
구체예에서, 상기 인터커넥터는 실린더 형상(원형인 단면)을 가지며, 직경(ID)이 약 100㎛ 내지 약 540㎛, 구체적으로, 약 110㎛ 내지 약 450㎛, 더욱 구체적으로 약 120㎛ 내지 약 360㎛일 수 있다. 상기 직경에서 태양전지 셀이 존재하는 영역과 그렇지 않은 부분 사이의 단차를 최소화하여, 전극의 단락 및 저항의 증가를 방지할 수 있다.
상기 인터커넥터의 단면이 원형 이외의 형태인 경우, 상기 인터커넥터의 두께는 상기 인터커넥터의 직경(ID) 범위일 수 있다. 이때, 상기 두께는 제1 방향 및 제2 방향 모두와 수직인 방향을 의미한다.
상기 인터커넥터(30)는 점착제 또는 접착제를 매개로 상기 복수의 전극 상에 형성될 수 있다. 상기 인터커넥터(30)는 복수 전극의 일 단부 상에 걸쳐 형성될 수 있고, 전극(20)이 존재하지 않는 부분은 인터커넥터(30)를 느슨하게 형성하여 고분자층(10)과 접촉하여도 되고 그렇지 않아도 된다.
상기 태양전지 보호시트는 복수의 전극(20)이 형성되지 않은 고분자층(10) 반대 면에 일반 유리, 강화 유리, 배강도 유리, 투명 고분자 기재 또는 유리섬유를 포함하는 고분자 기재를 포함하거나, 백시트(back sheet)를 더 포함할 수 있다. 상기 백시트는 태양전지 모듈에 적용되는 것이면 제한 없이 적용할 수 있다.
본 발명의 다른 관점의 태양전지 모듈은 상기 일 구체예에 따른 태양전지 보호시트를 포함할 수 있다.
상기 일 구체예에 따른 태양전지 보호시트는 고분자층(10) 상에 복수의 전극(20)을 적층하는 단계 및 상기 복수의 전극(30) 일단에 인터커넥터(30)를 형성하는 단계로 제조할 수 있다. 상기 고분자층(10)의 형성은 고분자층용 조성물을 기재 등에 도포하여 건조 또는 경화하거나, 고분자 시트를 가열하여 합지하거나, 점착제 또는 접착제를 매개로 고분자층을 접착하는 방법으로 형성할 수 있다.
이하, 도 7 내지 도 9를 참고하여, 본 발명의 다른 구체예에 따른 태양전지 보호시트를 설명한다. 도 7은 본 발명의 다른 구체예에 따른 태양전지 보호시트의 단면도를 간략히 도시한 것이고, 도 8은 본 발명의 다른 구체예에 따른 태양전지 보호시트의 평면도를 간략히 도시한 것이고, 도 9는 본 발명의 또 다른 구체예에 따른 태양전지 모듈의 단면도를 간략히 도시한 것이다.
다른 구체예에, 상기 태양전지 보호시트는, 고분자층(10), 상기 고분자층(10) 상에 배열된 복수의 전극(20) 및 상기 복수의 전극(20) 일 단부와 상기 고분자층(10) 사이에 개재되는 실드재(40)를 포함하고, 상기 복수의 전극(20)은 2 이상의 단위 전극이 제1 방향으로 이격 배열된 라인 전극이 제2 방향으로 2 이상 이격 배열되고, 상기 실드재(40)는 제2 방향으로 연장될 수 있다.
상기 고분자층(10), 상기 복수의 전극(10)은 본 발명의 태양전지 모듈의 고분자층(110, 210) 및 복수의 전극(120, 220)과 실질적으로 동일하며, 이하 실드재(40)를 중심으로 다른 구체예에 따른 태양전지 보호시트를 설명한다.
도 7 및 도 8을 참고하면, 상기 실드재(40)는 복수의 전극 일 단 하부에 제2 방향으로 형성되어, 태양전지 모듈 제조 시 전극의 단차를 줄일 수 있는 장점이 있다. 도 8을 참고하면, 제2 보호시트(600)가 실드재(40)를 포함함으로써, 제2 보호시트(600)의 전극(620)과 제1 보호시트(500)의 전극(520)은 태양전지 셀(400)에 의해 생기는 단차를 상쇄할 수 있으므로, 전극 간의 전기적 연결이 안정적이고, 시간이 지나도 단락의 발생을 방지할 수 있는 장점이 있다. 또한, 고분자 시트(및 고분자 시트 상에 형성될 수 있는 유리기재)가 투명하기 때문에, 태양전지 모듈 전면에서는 인접 셀 간에 연결되는 전극들이 시각적으로 보이며, 이는 태양전지 모듈이 설치될 장소에 따라서는 외관의 개선이 필요할 수 있다.
본 발명의 실드재(40)는 폴리에틸렌 테레프탈레이트(Polyethyleneterephtalate, PET), 폴리프로필렌(Polypropylene, PP), 폴리이미드(Polyimide, PI), 폴리메틸메타크릴레이트(Polymethylmethacrylate, PMMA), 폴리스티렌(Polystyrene, PS), 폴리에틸렌(Polyethylene, PE), 폴리비닐클로라이드(Polyvinylchloride, PVC) 및 에틸렌비닐아세테이트(Ethylenevinylacetate, EVA) 중 하나 이상을 포함하는 불투명 재질로 형성되어 인접한 태양전지 셀을 연결하는 전극을 시각적으로 차단하여 외관을 개선시킬수 있다. 상기 실드재(40)는 내열성, 방열성 및 내구성과 변색을 최소화하기 위해 기능성 첨가제를 포함 또는 코팅할 수 있다. 상기 기능성 첨가제는 방열물질, 내후성 물질, 절연물질, 산화방지제, 자외선안정제, 난연제, 대전방지제, 충진제, 착색제, 가소제, 열안정제, 블로킹방지제, 슬립제 및 핵제 중 하나 이상을 포함할 수 있다.
상기 실드재는 높이(SH)가 약 50, 60, 70, 80, 90, 100, 110, 120, 130, 140, 150, 160, 170, 180, 190, 200, 210, 220, 230, 240, 250, 260, 270, 280, 290, 300, 310, 320, 330, 340, 350, 360, 370, 380, 390, 400, 410, 420, 430, 440 또는 450㎛일 수 있다. 또한, 상기 실드재는 높이(SH)는 약 상기 수치 중 하나 이상 및 약 상기 수치 중 하나 이하의 범위일 수 있다. 예를 들어, 상기 실드재는 높이(SH)는 약 50㎛ 내지 약 450㎛, 구체적으로 약 100㎛ 내지 약 350㎛, 더욱 구체적으로 약 150㎛ 내지 약 300㎛일 수 있다. 상기 높이 범위에서, 전극의 단차를 최소화할 수 있고, 실드성 및 내구성도 우수하다. 상기 실드재 폭은 태양전지 셀의 간격 및/또는 태양전지 모듈에 따라 적절하게 조절할 수 있다.
도 9는 하나의 보호시트에만 실드재(40)가 형성된 것을 적용하는 태양전지 모듈을 도시하였으나, 이에 제한되지 않는다. 예를 들어, 제1 및 제2 보호시트 모두 실드재가 형성된 것으로 적용할 수 있으며, 이 때 실드재 높이(SH)를 작게 하여도 전극의 단차를 최소화할 수 있고, 단차를 두개의 보호시트에 분산하여 줄임으로써, 보다 안정적인 구조를 이룰 수 있다.
본 발명의 또 다른 관점의 태양전지 모듈은 상기 다른 구체예에 따른 태양전지 보호시트를 포함할 수 있다.
상기 다른 구체예에 따른 태양전지 보호시트는 고분자층(10) 상에 복수의 전극(20)의 일단부에 대응되는 영역에 실드재(40)를 위치시키는 단계, 그 위에 복수의 전극(20)을 적층하는 단계로 제조할 수 있다. 상기 고분자층(10)의 형성은 카렌다 공법, 공압출 공법, 고분자층용 조성물을 기재 등에 도포하여 건조 또는 경화하거나, 고분자 시트를 가열하여 합지하거나, 점착제 또는 접착제를 매개로 고분자층을 접착하는 방법으로 형성할 수 있다.
다른 구체예에서, 태양전지 보호시트 제조방법은 고분자 시트의 일면에 접착제를 패턴 형태로 도포하는 단계, 및 상기 패턴 형태로 도포된 접착제를 매개로 상기 고분자 시트의 일면에 복수의 전극을 형성하는 단계를 포함하는 방법으로 형성될 수 있다. 상기 전극은 도전성 금속 및 상기 도전성 금속 상에 형성되는 도전성 소재를 포함할 수 있다.
이상 본 발명의 구체예들을 설명하였으나, 본 발명은 상기 구체예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 제조될 수 있으며, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 구체예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야 한다.

Claims (16)

  1. 복수의 제1 전극을 포함하는 제1 보호시트;
    상기 제1 전극에 대향하는 복수의 제2 전극을 포함하는 제2 보호시트;
    상기 제1 보호시트 및 상기 제2 보호시트 사이에 형성된 2 이상의 태양전지 셀; 및
    상기 태양전지 셀 사이에 형성되고, 상기 제1 전극과 상기 제2 전극을 전기적으로 연결하는 인터커넥터;
    를 포함하는 태양전지 모듈.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 제1 및 제2 전극은,
    2 이상의 단위 전극이 제1 방향으로 이격 배열된 라인 전극이 제2 방향으로 2 이상 이격 배열된 태양전지 모듈.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 인터커넥터는 제1 라인 전극의 단위 전극과 이웃하는 제2 라인전극의 단위 전극을 전기적으로 연결하는 태양전지 모듈.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 인터커넥터는 실린더 형상을 가지며, 직경은 상기 태양전지 셀 높이의 약 50% 내지 약 300%인 태양전지 모듈.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 인터커넥터는 실린더 형상을 가지며, 직경은 하기 식 1을 만족하는 태양전지 모듈:
    [식 1]
    인터커넥터의 직경(ID) ≥ 태양전지 셀 높이(H).
  6. 제1항에 있어서,
    상기 전극 또는 인터커넥터는 도전체 및 상기 도전체 상에 형성되는 도전성 소재를 포함하고,
    상기 도전성 소재는 녹는점이 약 200 ℃ 이하인 합금을 포함하는 태양전지 모듈.
  7. 제2 보호시트 상에 2 이상의 태양전지 셀을 정렬하는 단계;
    상기 제2 보호시트의 복수의 단위 전극을 전기적으로 연결하도록 인터커넥터를 배치하는 단계;
    상기 제2 보호시트 및 상기 태양전지 셀 상에 제1 보호시트를 위치시키는 단계; 및
    약 200 ℃ 이하의 온도에서 상기 제2 보호시트, 상기 태양전지 셀, 상기 인터커넥터 및 상기 제1 보호시트를 합지하는 단계;
    를 포함하는 제1항의 태양전지 모듈의 제조방법.
  8. 고분자층;
    상기 고분자층 상에 배열된 복수의 전극; 및
    인터커넥터;를 포함하고,
    상기 복수의 전극은 2 이상의 단위 전극이 제1 방향으로 이격 배열된 라인 전극이 제2 방향으로 2 이상 이격 배열되고,
    상기 인터커넥터는 제2 방향으로 배열된 복수의 단위 전극을 전기적으로 연결하는 태양전지 보호시트.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 인터커넥터는 직경이 약 100㎛ 내지 약 540㎛인 태양전지 보호시트.
  10. 제8항에 있어서,
    상기 고분자층은 에틸렌비닐 아세테이트(ethylene-vinyl acetate) 수지, 폴리올레핀계 수지, 폴리에스테르계 수지, 폴리우레탄계 수지, 에틸렌계 공중합체 수지, 실리콘계 화합물 및 실리콘계 하이브리드 공중합체 중 하나 이상을 포함하는 태양전지 보호시트.
  11. 제8항에 있어서,
    상기 복수의 전극은 제2 방향으로 약 2 내지 약 50 개의 전극이 반복적으로 배열되는 것인 태양전지 보호시트.
  12. 제8항의 보호시트를 포함하는 태양전지 모듈.
  13. 고분자층;
    상기 고분자층 상에 배열된 복수의 전극; 및
    상기 복수의 전극 일 단부와 상기 고분자층 사이에 개재되는 실드재;를 포함하고,
    상기 복수의 전극은 2 이상의 단위 전극이 제1 방향으로 이격 배열된 라인 전극이 제2 방향으로 2 이상 이격 배열되고,
    상기 실드재는 제2 방향으로 연장되는 태양전지 보호시트.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 실드재는 높이가 약 50㎛ 내지 약 450㎛인 인 태양전지 보호시트.
  15. 제13항에 있어서,
    상기 실드재는 폴리에틸렌 테레프탈레이트(Polyethyleneterephtalate, PET), 폴리프로필렌(Polypropylene, PP), 폴리이미드(Polyimide, PI), 폴리메틸메타크릴레이트(Polymethylmethacrylate, PMMA), 폴리스티렌(Polystyrene, PS), 폴리에틸렌(Polyethylene, PE), 폴리비닐클로라이드(Polyvinylchloride, PVC) 및 에틸렌비닐아세테이트(Ethylenevinylacetate, EVA) 중 하나 이상을 포함하는 태양전지 보호시트
  16. 제13항의 보호시트를 포함하는 태양전지 모듈.
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