WO2021002570A1 - 태양 전지 패널용 그래픽 커버 기판의 제조 방법, 그리고 태양 전지 패널 및 이의 제조 방법 - Google Patents

태양 전지 패널용 그래픽 커버 기판의 제조 방법, 그리고 태양 전지 패널 및 이의 제조 방법 Download PDF

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최정훈
김정규
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Definitions

  • the present invention relates to a method of manufacturing a graphic cover substrate for a solar panel, and to a solar panel and a method of manufacturing the same, and more particularly, a method of manufacturing a graphic cover substrate for a solar panel with an improved manufacturing process, and thereby It relates to a solar panel including the manufactured graphic cover substrate for solar panel and a method of manufacturing the same.
  • the solar panel having an integrated building structure in order to be applied to the outer wall of a building, it is required to have excellent aesthetic characteristics even after the solar panel having an integrated building structure is installed, and it is required to diversify the color of the solar panel having the integrated building structure or improve the appearance.
  • the solar cell and the wiring connected thereto can be seen from the outside as it is, or can have only a blue color, which is the color of the solar cell, to improve aesthetics and appearance. There were difficulties.
  • yellowing may occur and the appearance of the solar panel may be deteriorated.
  • a glare phenomenon may be generated by the glass substrate located in front of the solar panel having the integrated building structure by being installed perpendicular to the floor surface.
  • An object of the present invention is to provide a method of manufacturing a graphic cover substrate for a solar panel that has excellent uniformity of appearance and can prevent glare.
  • An object of the present invention is to provide a solar panel including a graphic cover substrate for a solar panel and a method of manufacturing the same, which has excellent aesthetic uniformity and can prevent glare.
  • a graphic cover substrate for a solar panel capable of implementing a desired design by forming a printing layer uniformly and stably by a simple manufacturing process, and a solar panel including the same, and a manufacturing method thereof.
  • a method of manufacturing a graphic cover substrate for a solar panel that is applied to a cover substrate having curves, irregularities, etc. to implement a desired design in response to various architectural forms, and a solar panel including the same and a manufacturing method thereof. I want to provide.
  • a method of manufacturing a graphic cover substrate for a solar panel includes: applying a cover layer forming a cover layer composed of a ceramic material layer on a transfer member; A transfer step of transferring the cover layer to a base member; And a reinforcing step of reinforcing or semi-reinforcing the base member on which the cover layer is formed to form a cover part.
  • the cover portion may be made of a ceramic oxide composition including a ceramic frit.
  • the base member may include a glass substrate, and the cover portion may be configured as an integrated part constituting a part of the glass substrate.
  • the cover layer may be formed by a printing process.
  • the cover layer may be formed by a digital inkjet printing process.
  • the ceramic material layer may include particles having a central particle diameter of 50 ⁇ m or more.
  • the thickness of the cover part may be 20 ⁇ m or less.
  • It may further include a molding step of forming the base member between the transfer step and the reinforcing step.
  • One surface of the base member on which the cover portion is formed may have a curved, uneven, or protruding portion having a height difference of 5 ⁇ m or more.
  • a method of manufacturing a solar panel according to an exemplary embodiment of the present invention may include a first cover member manufactured by the method of manufacturing a graphic cover substrate for a solar panel described above.
  • a method of manufacturing a solar panel according to the present embodiment includes: a lamination step of laminating a first cover member, a first sealant, a solar cell unit, a first sealant, and a second cover member to form a laminated structure; And a lamination step of integrating by applying heat and pressure to the laminated structure.
  • the solar panel according to an embodiment of the present invention includes a first cover member including a base member having a curved, uneven, or protruding portion on one surface, and a cover portion formed on the one surface of the base member and formed of an oxide ceramic composition.
  • the first cover member may be positioned on one surface of a solar cell, and the solar cell panel may include a solar cell; A sealing material for sealing the solar cell; It may further include a second cover member positioned on the other surface of the solar cell above the sealing material.
  • the height difference due to the bend, the irregularities, or the protrusion may be 5 ⁇ m or more.
  • a first transmittance which is an average light transmittance of the cover part to light in the infrared region of the cover part, may be equal to or greater than a second transmittance, which is an average light transmittance of the cover part to light in the visible light region.
  • a cover part may be provided to have excellent aesthetic uniformity and a glare phenomenon may be prevented.
  • a cover part may be formed uniformly and stably by a simple manufacturing process that does not change the manufacturing process of the solar panel, so that the solar panel may have a desired design.
  • the thickness, transmittance, print density, printing area, etc. of the cover layer can be adjusted to improve the aesthetics of the solar panel while maintaining the output above a certain level.
  • the first cover member or the solar panel may have a desired design in correspondence with various types of construction.
  • FIG. 1 is a diagram schematically showing an example of a building to which a solar panel according to an embodiment of the present invention is applied.
  • FIG. 2 is an exploded perspective view schematically showing a solar panel according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 3 is a schematic cross-sectional view taken along line III-III of FIG. 2.
  • FIG. 4 is a plan view schematically illustrating a first cover member included in the solar panel shown in FIG. 2.
  • FIG. 5 is a graph showing light transmittance according to a wavelength of a cover part included in a solar panel according to an embodiment of the present invention according to color.
  • FIG. 6 is a flowchart illustrating an example of a method of manufacturing a first cover member according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 7 is a flowchart illustrating an example of a step of forming a cover layer included in the method of manufacturing the first cover member illustrated in FIG. 6.
  • 8A to 8E are cross-sectional views illustrating each step of the method of manufacturing the first cover member shown in FIG. 6.
  • FIGS. 9A to 9C are views schematically showing a method of manufacturing a solar panel 100 according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 10 is a schematic cross-sectional view of a solar panel according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 11 is a flowchart illustrating an example of a method of manufacturing a first cover member according to another embodiment of the present invention.
  • 12A to 12C are cross-sectional views illustrating each step of the method of manufacturing the first cover member shown in FIG. 11.
  • FIG. 13 is a schematic partial cross-sectional view of a first cover member included in a solar panel according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 14 is a schematic partial cross-sectional view of a first cover member included in a solar panel according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 1 is a diagram schematically showing an example of a building 1 to which a solar panel 100 according to an embodiment of the present invention is applied.
  • the solar panel 100 is, for example, a building-integrated structure applied to the outer wall surface (eg, vertical wall 3, roof surface, etc.) It may be a solar panel having. However, the present invention is not limited thereto, and the solar panel 100 may be installed on the roof of the building 1 or in a place other than the building 1.
  • the solar panel 100 may generate electric power by using sunlight supplied from the sun, including a solar cell (reference numeral 150 in FIG. 2 ).
  • the solar panel 100 is a graphic cover substrate having a certain color, image, pattern, feeling, texture, etc. or provided with a certain figure, character, etc. (for example, a first cover member (reference numeral in FIG. 2) 110, hereinafter the same)) may be included.
  • a first cover member reference numeral in FIG. 2 110, hereinafter the same
  • the aesthetics of the solar panel 100 and the building 1 including the solar panel 100 may be improved by the color of the graphic cover substrate.
  • the solar panel 100 will be described in more detail with reference to FIGS. 2 to 5 together with FIG. 1.
  • FIG. 2 is an exploded perspective view schematically showing the solar panel 100 according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 3 is a schematic cross-sectional view taken along line III-III of FIG. 2.
  • FIG. 4 is a plan view schematically illustrating a first cover member 110 included in the solar panel 100 shown in FIG. 2.
  • the first cover member 110 and the second cover member 120 are briefly illustrated, and the cover portion 114 and the cover portion 124 are not illustrated.
  • the structure of the solar cell 150 is not illustrated in detail in FIG. 3, and only the antireflection film 152 formed on the front surface is schematically illustrated.
  • the solar panel 100 includes a solar cell unit SP including a solar cell 150 and wiring units 142 and 145 connected thereto, and A sealing material 130 that surrounds and seals the battery part SP, and located on one surface (for example, the front surface) of the solar battery part SP on the sealing material 130, and has a specific color, image, pattern, feeling, or texture.
  • a first cover member (front member) 110 having a cover portion 114 to implement, and a second cover member positioned on the other surface (for example, the rear surface) of the solar cell unit SP on the sealing material 130 ( A rear member) 120 may be included.
  • At least one of the first cover member 110 and the second cover member 120 may be a graphic cover substrate having a color or the like.
  • a colored member 160 may be further included to cover at least a part of the wiring parts 142 and 145 on the front side of the solar cell part SP.
  • the solar cell 150 may include a photoelectric conversion unit that converts the solar cell into electrical energy, and an electrode that is electrically connected to the photoelectric conversion unit to collect and transmit current.
  • the solar cell 150 may be a solar cell generating electric energy from light in a wavelength range of at least 90 nm to 1400 nm (eg, 100 nm to 1200 nm).
  • the photoelectric conversion unit is formed of a crystalline silicon substrate (for example, a silicon wafer), and a conductive type region including a dopant or a conductive type region formed on or on the crystalline silicon substrate. I can.
  • the solar cell 150 based on the crystalline silicon substrate having high crystallinity and low defects has excellent electrical characteristics.
  • a plurality of solar cells 150 are provided while being spaced apart from each other, and a plurality of solar cells 150 may be electrically connected in series, parallel, or serially parallel by wiring units 142 and 145.
  • a plurality of solar cells 150 may be connected in series by a wiring member 142 to form a solar cell string extending long along a first direction (z-axis direction in the drawing).
  • a bus ribbon 145 extending in a second direction crossing the first direction (the x-axis direction in the drawing) may be provided at an end of the solar cell string.
  • the bus ribbon 145 may be connected to both ends of the wiring member 142 of the solar cell string.
  • the bus ribbon 145 may connect adjacent solar cell strings in series, parallel, or series-parallel in the second direction, or connect the solar cell strings to a junction box that prevents reverse current flow.
  • Various structures and shapes capable of connecting the solar cells 150 such as ribbons and wires may be applied as the wiring material 142.
  • the material, shape, and connection structure of the bus ribbon 145 may be variously modified. The present embodiment is not limited to the number, structure, shape, etc. of the wiring portions 142 and 145 used for each solar cell 150.
  • the present invention is not limited thereto, and the structure and method of the solar cell 150 may be variously modified.
  • the solar cell 150 may have various structures such as a compound semiconductor solar cell, a silicon semiconductor solar cell, and a dye-sensitized solar cell. And it is possible that only one solar cell 150 is provided.
  • an antireflection film 152 for preventing the incidence of light is positioned on the front surface of the solar cell 150, and the solar cell 150 has a certain color (for example, due to constructive interference by the antireflection film 152). For example, it may have blue, black, etc.).
  • the wiring parts 142 and 145 may be made of metal. Accordingly, when the first cover member 110 is provided with only a glass substrate, the boundary between the effective area AA in which the solar cell 150 is located and the non-effective area NA in which the solar cell 150 is not located, the non-effective area ( The wiring parts 142 and 145 located at NA) can be easily recognized.
  • the wiring portions 142 and 145 (eg, bus ribbon 145) having a wide portion having a width of 1 mm or more can be more easily recognized. Then, the aesthetics of the solar panel 100 may be deteriorated. Accordingly, in this embodiment, the first cover member 110 is provided with a cover portion (exterior forming portion) 114 and a colored member 160 is further provided, which will be described in detail later.
  • the antireflection layer 152 of the solar cell 150 includes an oxide, nitride, or carbide including silicon (eg, silicon oxide, silicon nitride, or silicon carbide), silicate, or amorphous silicon. It may have a structure in which a plurality of insulating layers are stacked. Alternatively, the antireflection layer 152 of the solar cell 150 may have a structure in which a plurality of insulating layers made of oxide or nitride oxide including silicon, titanium, aluminum, zirconium, zinc, antimony, and copper are stacked.
  • the anti-reflection layer 152 is composed of oxide or nitride oxide, a layer containing silicon nitride and/or a layer containing silicon carbide nitride is further provided inside or outside thereof to prevent problems caused by ultraviolet rays and moisture. I can.
  • the present invention is not limited thereto, and the antireflection layer 152 may have various materials, stacked structures, and the like.
  • the first cover member 110 is positioned on the sealing material 130 (for example, the first sealing material 131) to constitute one surface (for example, the front surface) of the solar panel 100
  • the second cover member ( 120 is located on the sealing material 130 (for example, the second sealing material 132) to configure the other surface (for example, the rear surface) of the solar panel 100.
  • Each of the first cover member 110 and the second cover member 120 may be formed of an insulating material capable of protecting the solar cell 150 from external shock, moisture, ultraviolet rays, and the like. Detailed structures of the first and second cover members 110 and 120 will be described in detail later.
  • the sealing material 130 includes a first sealing material 131 positioned between the solar cell unit SP and the first cover member 110 and a first sealing material 131 positioned between the solar cell unit SP and the second cover member 120. It may include first and second sealing materials 131 and 132. The first sealing material 131 and the second sealing material 132 prevent the inflow of moisture and oxygen, and chemically couple the elements of the solar panel 100.
  • the first and second sealing materials 131 and 132 may be formed of an insulating material having light-transmitting and adhesive properties.
  • first sealing material 131 and the second sealing material 132 ethylene vinyl acetate copolymer resin (EVA), polyvinyl butyral, silicon resin, ester resin, olefin resin (for example, polyolefin), etc. Can be used.
  • the solar cell unit (SP) including the second cover member 120, the second sealing material 132, the solar cell 150 and the wiring units 142, 145, the colored member 160, and the first by a lamination process, etc.
  • the sealing material 131 and the first cover member 110 may be integrated to constitute the solar panel 100.
  • first and second sealing materials 131 and 132 may include various materials other than those described above and may have various shapes.
  • the first and second cover members 110 and 120 are graphic cover substrates that allow the solar panel 100 to have a desired appearance such as a certain color, image, pattern, feel, and texture, or
  • the battery 150 or the wiring parts 142 and 145 connected thereto may have a certain structure that can prevent the battery 150 from being clearly recognized.
  • the first cover member 110 may have light transmittance through which light may be transmitted so as not to block light incident on the solar cell 150. More specifically, the first cover member 110 includes a first base member 112 and a cover part 114 formed on the first base member 112 and formed of an oxide ceramic composition to form a desired appearance. can do. The cover portion 114 may serve to prevent the solar cell 150 or the wiring portions 142 and 145 connected thereto from being clearly recognized while allowing the solar panel 100 to have a desired appearance.
  • the second cover member 120 may have excellent fire resistance and insulation. More specifically, the second cover member 120 may include a second base member 122 and a cover portion 124 formed on the second base member 122. The cover portion 124 may serve to prevent the solar cell 150 or the wiring portions 142 and 145 connected thereto from being clearly recognized.
  • the first base member 112 may be made of a material having excellent light transmittance (for example, transparent).
  • the first base member 112 may be a substrate, film, or sheet made of glass, resin (eg, polycarbonate, etc.).
  • the first base member 112 may be composed of a single layer or a plurality of layers.
  • the second base member 122 may be made of a material having excellent fire resistance, insulation, and the like.
  • the second base member 122 may be a substrate, film, or sheet made of glass or resin.
  • each of the first and second base members 112 and 122 may be formed of a glass substrate having excellent transparency, excellent insulating properties, stability, durability, and fire resistance.
  • the first and second base members 112 and 122 each have a light transmittance of 80% or more (eg, 85% or more) for light having a wavelength of 380 nm to 1200 nm, a low iron glass substrate (for example, It may be a low iron tempered glass substrate).
  • a low-iron glass substrate containing less iron is used as described above, reflection of sunlight can be prevented and transmittance of sunlight can be increased.
  • the use of a low iron tempered glass substrate can effectively protect the solar cell 150 from external impacts.
  • the first or second cover members 110 and 120 or the solar panel may withstand external shocks such as wind pressure, hail, and snow load. (100) should have sufficient strength.
  • the first or second cover members 110 and 120 or the first or second base members 112 and 122 have a deflection of 5 mm or less in the direction of receiving the force when a force of 2400 Nm 2 is applied. I can.
  • the above-described bending exceeds 5mm, durability against external impacts such as wind pressure and hail snow load is insufficient, and thus it may be difficult to use as an exterior material of the building 1.
  • the first or second base members 112 and 122 may have a thickness of 2.8 mm or more, for example, 2.8 mm to 12 mm (more specifically, 2.8 mm to 8 mm), and may have a thickness of 0.04 to 10 m 2 . It can have an area.
  • the thickness of the first or second base members 112 and 122 is less than 2.8 mm, it may be difficult for the solar panel 100 to withstand an external impact or to have sufficient durability to be applied to the building 1.
  • the thickness of the first or second base members 112 and 122 exceeds 12 mm, the weight of the solar panel 100 increases, and thus it may be difficult to apply to the building 1.
  • the areas of the first or second base members 112 and 122 described above are limited in consideration of structural stability and productivity of the solar panel 100.
  • the present invention is not limited thereto, and the value, thickness, area, etc. of the warpage of the first or second base members 112 and 122 may have various values.
  • the cover portion 114 may be formed on the first base member 112.
  • the cover portion 114 is a portion formed to allow the solar panel 100 to have a desired color, image, pattern, feel, texture, etc. or to express figures, letters, and the like.
  • the cover portion 114 may have an achromatic color such as white, gray, black, or a chromatic color such as red, yellow, green, blue, etc., and thus may have a certain color.
  • the cover portion 114 exhibits a transparent or translucent property, a matte or a glossy property, or has a texture different from that of the first base member 112 made of a glass substrate or the like, thereby preventing glare.
  • the cover portion 114 may also serve to prevent the solar cell 150 or the wiring portions 142 and 145 connected thereto from being clearly recognized from the outside.
  • a cover portion 124 may be formed on the second base member 122. The cover portion 124 may have a color that prevents the solar cell 150 or the wiring portions 142 and 145 connected thereto from being clearly recognized from the outside.
  • the cover portion 114 and/or the cover portion 124 may be formed of an oxide ceramic composition.
  • the cover portion 114 is formed to correspond to a portion in the thickness direction on one surface of the first base member 112, and the cover portion 124 is formed on one surface of the second base member 122 in the thickness direction. It can be formed to correspond to.
  • the first cover member 110 includes a first base member 112 composed of a tempered or semi-tempered glass substrate, and a ceramic frit 1144 in the tempered or semi-tempered glass substrate.
  • it may include a cover portion 114 composed of an integrated portion constituting a part of the tempered or semi-tempered glass substrate. That is, the cover part 114 is composed of a part of a reinforced or semi-reinforced glass substrate constituting the first base member 112, but a material different from the first base member 112 (for example, a ceramic having an amorphous glass structure). Oxide composition).
  • the cover portion 114 includes a ceramic frit (reference numeral 1144 in FIG. 8D, the same hereinafter), and a dye (reference numeral 1142 in FIG. 8D). , Hereinafter the same) may diffuse and penetrate into the interior of the first base member 112, and may be formed by mixing with a material of the glass substrate. According to this, the cover portion 114 is formed integrally with the first base member 112, so that physical durability and chemical durability may be excellent.
  • the cover portion 114 is formed by a cover layer (reference numeral 1140 in FIG.
  • the oxide ceramic composition constituting the cover portion 114 may have an amorphous glass structure.
  • the cover portion 114 may be composed of a glassy oxide ceramic composition.
  • the cover portion 114 includes a plurality of metal compounds (eg, metal oxides) including a plurality of metals and non-metals (eg, oxygen) included in the ceramic frit 1144 and/or the pigment 1142 It is formed as a result, and may have an oxygen polyhedron, a glass structure, an irregular network structure, and the like having an irregular network structure including a plurality of metals and oxygen.
  • XPS X-ray photoelectron spectroscopy
  • the oxide ceramic composition having an amorphous glass structure may be formed by heat treatment at a temperature lower than a temperature for forming a general oxide ceramic to have an amorphous glass structure. That is, the oxide ceramic composition having an amorphous glass structure may not include a crystalline portion or may include only partially.
  • the amorphous portion may be the same as or more than the crystalline portion, and in particular, the amorphous portion may be included more than the crystalline portion.
  • the oxide ceramic composition having an amorphous glass structure may have a crystallinity of 50% or less (more specifically, less than 50%, for example, 20% or less).
  • the conventional oxide ceramic refers to an inorganic non-metallic material produced at high temperature and high pressure as an oxide in which ionic bonds, covalent bonds, or bonds thereof are mixed. These oxide ceramics are heat treated under a high temperature of 850° C. or higher (eg, around 1400° C.) and a high pressure to have most of them crystallized.
  • the cover part 114 may include the ceramic frit 1144 as a basic material (for example, a material included most, a material included in an amount of 50 parts by weight or more).
  • the cover portion 114 may further include a pigment 1142, an additive, etc. added as necessary.
  • the cover portion 114 since the resin 1146 included in the cover layer 1140 may be volatilized during the heat treatment in the glass reinforcing step S30, the cover portion 114 may or may not include the resin 1146. Even when the dye 1142 is included in the cover part 114, the distinction between the ceramic frit 1144 and the dye 1142 of the cover part 114 may not be clear.
  • the metal of the material included as the pigment 1142 may exist in a form including metal such as an oxygen polyhedron constituting the ceramic frit 1144, a glass structure, and an irregular network structure.
  • the ceramic frit 1144 included in the cover part 114 may be determined by various component analysis methods (eg, scanning electron microscope-energy dispersive spectroscopy (SEM-EDX), etc.).
  • the first cover member 110 may implement a desired appearance by the cover portion 114.
  • the color, material, area ratio, thickness, etc. of the cover part 114, or the material, size, concentration, density, etc. of the ceramic frit 1144 and the pigment 1142 included in the cover part 114 By adjusting the appearance and transmittance of the first cover member 110 can be adjusted.
  • the cover portion 114 is lower than that of the first base member 112, but has a certain light transmittance and may transmit a part of sunlight. Then, sunlight can be transmitted through the cover portion 114 as well, so that light loss due to the cover portion 114 can be prevented or minimized.
  • the cover part 114 or the first cover member 110 having the same has a light transmittance of 10% or more for light having a wavelength of 380 nm to 1200 nm (for example, 10% to 95%, more specifically, 20% to 95%).
  • the present invention is not limited thereto. Accordingly, the light transmittance may have various values depending on the color, material, and formation area of the cover part 114.
  • the cover portion 114 is composed of an oxide ceramic composition (especially, an oxide ceramic composition having an amorphous glass structure) and has a specific light transmittance shape according to a wavelength, a surface roughness, etc. ), even if the light transmittance is slightly lowered, it is possible to prevent or minimize the output of the solar panel 100 from being lowered. This will be described in detail with reference to FIG. 5 together with FIGS. 1 to 4.
  • FIG. 5 is a graph showing light transmittance according to a wavelength of a cover part 114 included in the solar panel 100 according to an embodiment of the present invention according to color.
  • the first transmittance which is the average light transmittance for the light in the infrared region
  • the second transmittance which is the average light transmittance for.
  • the cover portion 114 made of an oxide ceramic composition having an amorphous glass structure may have a first transmittance greater than a second transmittance.
  • the cover portion 114 composed of an oxide ceramic composition having an amorphous glass structure has an average light transmittance for light in the ultraviolet region than the first and second transmittances for each of the infrared and visible light. Phosphorus third transmittance may be smaller.
  • light in the ultraviolet region may be defined as light having a wavelength of 100 nm to 380 nm
  • light in the visible region may be defined as light having a wavelength of 380 nm to 760 nm
  • light in the infrared region may be defined as light having a wavelength of 760 nm to 1200 nm
  • the average light transmittance may be defined as an average of normalized transmittance so as not to reflect the light transmittance of the first base member 112.
  • the tendency of the first transmittance to be equal to or greater than the second transmittance is maintained. This tendency may be implemented by the heat treatment temperature, cooling rate, etc. in the glass reinforcing step (S30).
  • the first transmittance is equal to or greater than the second transmittance, the amount of light in the infrared region among the light passing through the first cover member 110 and reaching the solar cell 150 even if the cover part 114 is provided. It may be equal to or greater than the amount of light in this visible region. Accordingly, even when the transmittance of light is slightly lowered by the cover part 114, a large amount of light in the infrared region reaches the solar cell 150 and can be used effectively. Accordingly, even if the light transmittance is slightly lowered by the cover part 114, the photoelectric conversion efficiency of the solar cell 150 or the output of the solar cell panel 100 may be prevented or minimized from being lowered.
  • the first and second transmittances may be greater than the third transmittance, respectively.
  • the cover part 114 has a refractive index higher than that of the first base member 112 composed of a glass substrate including ceramic frit 1144, a pigment 1142, and additives, and a first base member composed of a glass substrate depending on the material. This is because it has an extinction coefficient higher than (112). Light in the ultraviolet region does not have a large contribution to the photoelectric conversion efficiency of the solar cell 150 and the output of the solar panel 100, and has high photon energy, so the solar cell 150 and the sealing material 130 It can cause deformation of the back, change of characteristics, etc.
  • the cover part 114 serves to reduce the transmittance of light in the ultraviolet region by scattering, blocking, or absorbing light in the ultraviolet region. Accordingly, the photoelectric conversion efficiency of the solar cell 150, the deformation of the solar cell 150, the sealing material 130, etc., which may be generated by ultraviolet rays without having a large influence on the output of the solar cell panel 100, change in characteristics, etc. Can be minimized.
  • the cover part 114 may have a first transmittance greater than the second transmittance by 2% or more.
  • the first difference between the first transmittance and the second transmittance may be greater than the second difference between the second transmittance and the third transmittance.
  • the solar panel 100 may more effectively use light in the infrared region.
  • the above-described light transmittance may be measured by various methods, and it may be measured by a method capable of measuring both the transmittance of vertical light (normal transmittance) and the transmittance of scattered light (diffused transmittance).
  • the light transmittance can be measured by a standard measurement method such as ISO 9050:2003, BS EN 14500:2008, and the like.
  • the spectral response (ie, short circuit current density (Isc) or output generated at a specific wavelength of light) and quantum efficiency of the solar cell 150 based on single crystal silicon in light in the infrared region is high.
  • the average light transmittance of light in the infrared region having high spectral response and quantum efficiency is improved, so that even when the light transmittance is slightly reduced by the cover part 114 that implements a specific color, feel, texture, etc.
  • the light in the area can be used effectively. Accordingly, even when the cover portion 114 is formed, the photoelectric conversion efficiency of the solar cell 150 or the output of the solar cell panel 100 can be maintained at a high value. Since light in the ultraviolet region has a very low spectral response and quantum efficiency, the photoelectric conversion efficiency of the solar cell 150 or the output of the solar panel 100 according to the third transmittance of the cover portion 114 is low. Does not affect
  • the cover portion 114 may not have air bubbles 114V, or the cover portion 114 may have air bubbles 114V to have porosity.
  • the resin 1146 or additives provided in the ceramic material layer or the cover layer 1140 volatilize and air bubbles (114V) in the corresponding part. ) May remain.
  • air bubbles 114V are present inside the cover portion 114, light incident on the solar panel 100 may be dispersed from the air bubbles 114V and spread widely.
  • the cover portion 114 includes the air bubbles 114V, a diffused transmittance and a diffused transmittance occur together, resulting in a hemispherical transmittance. Accordingly, light may be scattered so that the air bubbles 114V of the cover portion 114 have a hemispherical transmission shape incident into the interior of the solar panel 100. Then, a part of the light that may be lost toward the area between the solar cells 150 may be used by directing it to the solar cell 150 or reused by the interface between the cover part 114 and the base member 112. Therefore, even when the cover part 114 is provided, the amount of light used for photoelectric conversion can be maximized to maintain the photoelectric conversion efficiency of the solar cell 150 and the output of the solar panel 100 high.
  • the cover part 114 may be located in a portion corresponding to an area between the solar cells 150.
  • the air bubbles 114V of the cover portion 114 may have a hemispherical transmission shape toward the outside of the solar panel 100.
  • bubbles 114V having a size of 0.1 ⁇ m or more may be provided. In the size of the bubbles 114V, the effect of the bubbles 114V can be maximized.
  • the ceramic material layer constituting the cover part 114 or particles of the material constituting the cover layer 1140 have a small particle diameter, a manufacturing process can be simplified and manufacturing cost can be reduced. To this end, the ceramic material layer or the cover layer 1140 may not include a specific additive. In this case, the air bubbles 114V may not be provided in the cover portion 114.
  • the size, area ratio, presence, etc. of the bubbles 114V are determined by the ceramic material layer, the cover layer 1140, or the cover portion 114 (or, the dye 1142, ceramic frit 1144), resin ( 1146), additives, etc.), the ceramic material layer, the cover layer 1140, or the manufacturing method of the cover portion 114, process conditions, and the like.
  • the surface roughness of the boundary portion between the first base member 112 and the cover portion 114 (that is, the interface of the cover portion 114) is the cover portion 114 It may be greater than the surface roughness of other portions of the first base member 112 that are not formed. That is, as shown in the enlarged circle of FIG. 3, the surface roughness of the boundary portion formed by the cover portion 114 and one surface of the first base member 112 in the first cover member 110 is the first base member ( 112) may be larger than the surface roughness of the other or side surfaces. This is because when the cover part 114 is formed, the ceramic frit 1144, the dye 1142, etc. are mixed into the inside of the first base member 112, or the material moves for the other phase equilibrium while the first base member ( This is because the surface roughness may be relatively large at the interface with 112).
  • the light diffusion part LD is located on the other surface where the cover part 114 is not formed.
  • the light diffusion unit LD diffuses light to prevent recognition of the solar cell 150 as much as possible, and improves uniformity such as color by the cover unit 114.
  • the light diffusion part LD may serve to improve adhesion by increasing an adhesion area with the sealing material 130.
  • the light diffusion unit LD may have a size of 10 to 500 ⁇ m, and may have various shapes such as a rounded shape (eg, a shape corresponding to a part of a sphere), an angled shape, and a pyramid shape.
  • the above-described light diffusion unit LD may have a protruding shape in an embossed shape, or may have a concave shape in an intaglio shape.
  • the size of the light diffusion part LD may be equal to or greater than the surface roughness of the boundary portion in which the cover part 114 is formed (for example, it may be larger).
  • the size of the light diffusion unit LD may mean a distance between the uppermost end and the lowermost end of the light diffusion unit LD. Accordingly, the diffusion effect by the light diffusion unit LD may be improved.
  • the surface roughness of the boundary portion in which the cover portion 114 is formed may be equal to or greater than the surface roughness of the light diffusion unit LD (for example, it may be greater).
  • the surface roughness of the light diffusion unit LD may mean a surface roughness on the outer surface constituting the shape of the light diffusion unit LD. This is because the light diffusion unit LD has a relatively small surface roughness since the light diffusion unit LD is formed through a specific processing process to have a certain shape.
  • the outer surface of the cover portion 114 is illustrated to be flat, but the present invention is not limited thereto.
  • the outer surface of the cover portion 114 may have irregularities, bent portions, etc. so as to correspond to irregularities and bent portions of the boundary portion between the cover portion 114 and the first base member 112, and the outer surface of the cover portion 114
  • the surface roughness of the boundary portion between the cover portion 114 and the first base member 112 may have the same or similar surface roughness to that of the other portions of the first base member 112.
  • the cover portion 114 can effectively induce light scattering.
  • the cover portion 114 when the cover portion 114 is located in the corresponding portion between the solar cells 150 (that is, the non-effective area (NA)), the light by scattering from the cover portion 114 is the solar cell 150 Can be used for photoelectric conversion. Accordingly, the photoelectric conversion efficiency of the solar cell 150 and the output of the solar cell panel 100 can be maintained high.
  • the above-described cover part 114 may have a greater refractive index (for example, a refractive index of 1.48 or more) than the first base member 112 or the sealing material 130.
  • the cover portion 114 may have a thickness of 20 ⁇ m or less, and may have a thickness of 1 ⁇ m or more.
  • the thickness of the cover part 114 may vary according to the manufacturing process of the cover part 114. When the thickness of the cover portion 114 exceeds 20 ⁇ m, the light transmittance may be reduced as a whole, and phenomena such as peeling or cracking of the cover portion 114 may occur.
  • the cover portion 114 may serve to relieve tensile stress in the glass reinforcing step (S30), when the thickness of the cover layer 1140 or the cover portion 114 increases, the first base member 112 You can make sure that the reinforcement of) doesn't work the way you want. If the thickness of the cover part 114 is less than 1 ⁇ m, it may be difficult to achieve a desired appearance, and when the color 1142 is included, the density of the colorant 1142 may be reduced, and thus it may be difficult to display a desired color.
  • the thickness of the cover portion 114 may be 4 ⁇ m or more so that the effect of the cover portion 114 can be sufficiently implemented, and in order to simplify the manufacturing process of the cover portion 114 and reduce material cost, the cover portion ( 114) may have a thickness of 10 ⁇ m or less.
  • the present invention is not limited thereto.
  • the thickness of the cover portion 114 may be adjusted according to the color. For example, when the cover portion 114 has a white color having a relatively low light transmittance, a thickness smaller than that of the cover portion 114 of another color Can have.
  • the conventional layer formed on the first cover member 110 has a low light transmittance in the infrared region, so that the amount of light in the infrared region is less than that in the visible region in the light reaching the solar cell. It was difficult to use.
  • the antireflection layer for preventing reflection has the greatest light transmittance at a corresponding wavelength so as to prevent reflection of light having a short wavelength of about 600 nm, which has the strongest intensity of sunlight.
  • the antireflection layer has a refractive index of about 1.3, which is smaller than that of the first base member 112 and the sealing material 130, and has a thickness of 500 nm or less (for example, about 200 nm). Accordingly, characteristics are different from that of the cover forming layer 114 of the present embodiment, and it is difficult to effectively use the light in the infrared region.
  • the layer (for example, an anti-reflection layer) provided on the first cover member 110 is formed by being stacked on the first cover member 112, the first cover member 110 The surface roughness at the interface of the provided layer (for example, the anti-reflection layer) does not differ from that of other portions.
  • the cover part 114 is provided only in a part of the cover area CA of the first cover member 110, and when viewed from a distance spaced apart by a predetermined distance, the cover part 114 covers the entire cover area CA.
  • the cover area CA means an area recognized as having the same color, image, pattern, feel, texture, etc. so that a certain color, image, pattern, feel, texture, etc. can be realized. More specifically, as shown in (a) of FIG. 4, the cover portions 114 of a certain shape are positioned at regular intervals over the entire area of the first base member 112, and as shown in (b) of FIG. Likewise, when viewed from a certain distance apart, the first base member 112 or the cover area CA in which the cover part 114 is located may be recognized as one color as a whole.
  • the plurality of cover parts 114 interposed between the light transmitting part (LTA) are It can be recognized as one. That is, the first base member having high light transmittance located between the plurality of cover parts 114 while the cover area CA in which the plurality of cover parts 114 is located is recognized as one color by the plurality of cover parts 114 Solar light may be transmitted to the solar cell 150 by passing through the first cover member 110 without significant loss through the light transmitting part LTA composed of 112.
  • the cover portion 114 is formed only on a part of the first or second cover members 110 and 120.
  • the cover portion 114 constituting the cover area CA may have various shapes including a circle, an ellipse, a polygon (triangle, square, etc.), a stripe shape, a checkered shape, an irregular shape, or a combination thereof.
  • the solar panel 100 when the solar panel 100 is viewed with the naked eye away from a certain distance or more (for example, 1 m or more), the solar panel 100 is formed with a certain color, image, and pattern by the first cover member 110. , Feel, texture, etc. can be uniformly overall. For example, when the solar panel 100 is viewed from a distance sufficient to view the exterior of a building (reference numeral 1 in FIG. 1, hereinafter the same), the appearance of the building 1 can be improved while the output is not significantly reduced. have.
  • the present invention is not limited thereto, and the cover portion 114 may be formed while having one color in the entire area of the first cover member 110.
  • the cover portion 114 may include a portion having two or more colors. Other variations are possible.
  • the second cover member 120 may be formed of a colored glass substrate with a cover portion 124.
  • the cover portion 124 may be a portion displaying a certain color so that the solar cell 150, the wiring portions 142, and 145 are not recognized from the outside.
  • the cover portion 124 is located on the rear surface of the solar panel 100 having an integrated building structure, and thus the cover portion 124 does not require diffusion or scattering of light, and thus may have a specific color.
  • the second cover member 120 or the cover portion 124 is a solar cell 150 in the International Lighting Commission (CIE) Lab (i.e., CIE L * a * b * ) color coordinate, D65 standard light source (noon solar light source).
  • CIE International Lighting Commission
  • the color difference ( ⁇ E * ab) level between the antireflection layer 152 of the solar cell 150 and the second cover member 120 may be 11 or less.
  • the above-described color difference ( ⁇ E * ab) level is 11 or less, it is possible to prevent the solar cell 150, the wiring parts 142, 145, and the like from being recognized outside a certain distance or more.
  • the luminance (L * ) of the D65 standard light source may have a relatively dark color of 50 or less. Then, the solar cell 150, the wiring parts 142, 145, and the like can be effectively prevented from being recognized from the outside.
  • the present invention is not limited thereto, and the luminance (L*) exceeds 50 in the International Lighting Commission (CIE) Lab (ie, CIE L*a*b*) color coordinate, D65 standard light source to have a relatively bright color. I can.
  • the color of the cover part 124 may be the same as or different from the color of the cover part 114.
  • the cover portion 124 may not be formed as transparent or translucent, and may have an achromatic color other than white, an opaque color, or a color of the same series as the solar cell 150.
  • the cover portion 124 is black, gray, blue, green, brown, a color of the same series as the solar cell 150 (in particular, the anti-reflection layer 152 of the solar cell 150), or You can have mixed colors. Since white is a color having high brightness, it may be difficult to form the cover portion 124 using it.
  • the solar panel 100 has uniform color as a whole, so that aesthetics may be further improved.
  • the present invention is not limited thereto. Even in colors other than the above-described colors, various colors may be used as long as the color has a lower brightness than the cover part 114 or a light transmittance lower than that of the base member 112 and/or the base part 122.
  • the second cover member 120 has a certain color and prevents the solar cell 150 from being recognized, it is not necessary to change the color of the sealing material 130.
  • Including a pigment (eg, carbon black) for changing color in the sealing material 130 may cause problems such as deterioration of the insulating properties of the sealing material 130 undesirably.
  • the present invention is not limited thereto, and various modifications are possible, such as including a pigment or the like on at least a part of the sealing material 130.
  • the cover portion 124 may be made of an oxide ceramic composition.
  • the first and second cover members 110 and 120 may be formed by the same or similar manufacturing process, thereby simplifying the manufacturing process.
  • the description of the oxide ceramic composition constituting the cover portion 114 and the first cover member 110 described above It can be applied as it is.
  • the cover portion 124 may be formed of a material other than the oxide ceramic composition.
  • the second cover member 120 may include a second base member 122 and a cover portion 124 formed on the second base member 122 and formed of a plurality of cover layers.
  • the plurality of cover layers are formed in a number capable of implementing a specific color, and each cover layer may be made of various materials such as a dielectric material, an insulating material, and a semiconductor material.
  • the cover portion 124 may implement the same or similar color as the anti-reflection layer 152 of the solar cell 150.
  • the cover portion 124 is a silicon layer comprising silicon constituting the photoelectric conversion unit of the solar cell 150, and a dielectric layer or insulating layer disposed on the silicon layer and having the same material and laminated structure as the antireflection layer 152 May include layers. Then, the cover portion 124 may have the same or similar color as the solar cell 150 and thus the same or similar color as the solar cell 150 may be implemented. Accordingly, it is possible to effectively prevent the solar cell 150 and the wiring portions 142 and 145 from being recognized by a simple structure.
  • the cover portion 124 may include a plurality of cover layers each composed of a metal compound (eg, metal oxide or metal nitride oxide).
  • the plurality of cover layers may have a structure in which a plurality of insulating layers composed of oxides or nitride oxides including silicon, titanium, aluminum, zirconium, zinc, antimony, and copper are stacked.
  • the cover portion 124 further includes a layer containing silicon nitride and/or a layer containing silicon carbide nitride inside or outside the plurality of cover layers. , UV rays, moisture, etc. can prevent problems.
  • the cover portion 124 may have a blue color.
  • the cover portion 124 is a first cover layer composed of zirconium oxide, a second cover layer disposed thereon and composed of silicon oxide, a third cover layer disposed thereon and composed of zirconium oxide, and a silicon oxide disposed thereon Including the fourth cover layer including, the cover portion 124 may have a green color.
  • the cover portion 124 can be formed by a simple manufacturing process by evaporation or the like, so that the second cover member 120 having a desired color can be manufactured.
  • the cover portion 124 may be located on the inner surface and/or the outer surface of the second cover member 120.
  • the cover portion 124 may be entirely formed to correspond to the effective area AA and the non-effective area NA, and is formed only in the portion corresponding to the non-effective area NA, and is formed in the effective area AA. May not be formed. If the cover portion 124 is not formed in the effective area AA, the cost for forming the cover portion 124 may be reduced.
  • the second cover member 120 includes the second base member 122 and the cover portion 124 made of a glass substrate, but the present invention is not limited thereto.
  • the cover portion 124 may be formed of a metal film (eg, silver (Ag) or aluminum coated to have a black color), and may be deposited on the second base member 122 formed of a glass substrate.
  • the second cover member 120 may be configured as a single member that is integrated without the second base member 122 and the cover portion 124.
  • the second cover member 120 may be formed of a metal plate (eg, a steel plate), a circuit board, or the like.
  • the second cover member 120 or the second base member 122 is a resin (for example, polycarbonate (PC), polyethylene terephthalate (PET)), ethylene tetrafluoroethylene (ethylene). Tetra fluoro ethylene (ETFE), polytetrafluoroethylene (poly tetra fluoro ethylene, PTFE), etc.) can be composed of a sheet containing, fiber reinforced plastic (fiber reinforced plastic).
  • a separate cover portion 124 may be formed on the second base member 122 made of such a sheet, or a pigment may be included in the second base member 122 to have a certain color.
  • the second base member 122 made of such a sheet or the like may be made of a single layer or a plurality of layers.
  • the second cover member 120 is formed of a colored member having a certain color.
  • the present invention is not limited thereto, and the second cover member 120 may have various characteristics of translucent, non-transmissive, or reflective properties. Other variations are possible.
  • the cover portion 114 is positioned on the outer surface side of the first cover member 110 and the cover portion 124 is positioned on the outer surface side of the second cover member 120. Since the cover part 114 is located on the outer surface of the first cover member 110, glare that may occur when the solar panel 100 is applied to the building 1 can be prevented or minimized by the cover part 114. have. In addition, it is possible to prevent a problem that may occur when sodium or potassium undesirably remaining on the cover part 114 is directed to the inside of the solar panel 100.
  • the cover portion 124 may be positioned on the outer surface side of the second cover member 120 and may be positioned close to the rear side of the solar panel 100. However, the present invention is not limited thereto.
  • the cover portion 114 may be located on at least one of the inner and outer surfaces of the first cover member 112, and/or the cover portion 124 is at least one of the inner and outer surfaces of the second cover member 120 Can be located in
  • the light diffusion portion LD having irregularities, texturing, etc. formed on the cover portion 114 or the other surface on which the cover portion 124 is not formed may be formed.
  • Other variations are possible.
  • a wiring portion including a wide portion having a width of 1 mm or more depending on the shape, color, etc. of the cover portion 114, the shape of the cover portion 124, etc. 142, 145 (eg, bus ribbon 145) may be partially recognized. This phenomenon may occur when the cover part 114 is partially formed as well as when it is formed entirely. Accordingly, in this embodiment, a colored member 160 may be provided.
  • the colored member 160 may have a specific color (for example, black, gray, or the same or similar color as the solar cell 150), and the wiring portions 142 and 145 (in particular, the bus ribbon 145) Since it has a different reflectivity than that, it is possible to prevent the wiring portions 142 and 145 from being recognized. Considering that the wide portion of the wiring portions 142 and 145 has a relatively large width and is made of metal and can be more easily recognized by reflection, the colored member 160 is used as the wide portion of the wiring portions 142 and 145 It is possible to more effectively prevent the recognition of the wiring parts 142 and 145 by covering them.
  • a difference in saturation between the coloring member 160 and the solar cell 150 may be 10 or less.
  • a difference in saturation between the coloring member 160 and the rear portion (ie, the second sealing material 132 and the second cover member 120) positioned on the rear surface of the solar cell unit SP may be 10 or less.
  • a difference in saturation between the coloring member 160, the solar cell 150, and the rear portion (eg, the second cover member 120) may be 10 or less. If the coloring member 160 has the above-described saturation, it is possible to effectively prevent the recognition of the wide portion of the wiring members 142 and 145.
  • the colored member 160 may be formed in a film form, a sheet form, or a tape form having a thickness of 1 mm or less, and may be positioned at a desired position in various ways.
  • the colored member 160 may be positioned by being cohesion or adhesion to the solar cell part SP (in particular, the bus ribbon 145).
  • the colored member 160 may be fixed to the solar cell part SP by the sealing material 130 in the lamination process while the colored member 160 is placed on the solar cell part SP (for example, the bus ribbon 145).
  • adhesion refers to an adhesive strength that allows two layers to be attached or separated from each other by physical force at room temperature
  • adhesion refers to two layers being attached to each other through heat treatment to separate the two layers.
  • the colored member 160 When doing so, it may mean that any one layer is damaged.
  • the colored member 160 is fixed to the solar cell part SP by adhesion, it is easy to adhere, separate, and position the colored member 160 during the manufacturing process.
  • the colored member 160 When the colored member 160 is fixed to the solar cell part SP by adhesion, the colored member 160 may be more stably fixed during the lamination process. If the colored member 160 is placed on the solar cell unit SP without using a separate adhesive or adhesive material, the process can be simplified. The size, shape, and arrangement of the colored member 160 may be variously modified.
  • the cover portion 114 composed of an oxide ceramic composition having an amorphous glass structure as described above with reference to FIGS. 6, 7, 8A to 8E together with FIGS. 1 to 4 is used as a first base.
  • a method of forming on the member 112 that is, a method of manufacturing the first cover member 110 having the cover portion 114 according to this embodiment or a method of manufacturing a graphic cover substrate according to this embodiment
  • the cover portion 114 manufactured thereby will be described in detail.
  • a method of manufacturing the first cover member 110 having the cover portion 114 has been described as an example, but the present invention is not limited thereto. That is, the following description may be applied to a method of manufacturing the second cover member 120 including the cover portion 124. Other variations are possible.
  • FIG. 6 is a flowchart illustrating an example of a method of manufacturing the first cover member 110 according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 7 is a flowchart included in the method of manufacturing the first cover member 110 illustrated in FIG. 6. It is a flow chart showing an example of the cover layer forming step (S20).
  • 8A to 8E are cross-sectional views illustrating each step of the method of manufacturing the first cover member 110 shown in FIG. 6.
  • the method of manufacturing the first cover member 110 includes a substrate cleaning step (S10), a cover layer forming step (S20), a glass reinforcing step (S30), and a finishing step (S40). It may include.
  • the cover layer forming step (S20) includes a cover layer printing step (S22), a transfer step (S24), and a drying step (S28), and the transfer member removing step (S26) is performed. It may contain more.
  • the first base member 112 made of a non-reinforced glass substrate is cleaned and dried. Foreign substances or oil films of the first base member 112 may be removed by the substrate cleaning step S10.
  • the non-reinforced glass substrate may have a light transmittance of 80% or more (for example, 85% or more) for light having a wavelength of 380 nm to 1200 nm, and a thickness of 2.8 mm or more.
  • the non-reinforced glass substrate is an architectural non-reinforced glass substrate, and may be prepared by cutting, chamfering, or surface processing (etching).
  • a cover layer 1140 is formed on the first base member 112.
  • the cover layer 1140 is not directly printed and applied on the first base member 112 in the cover layer forming step (S20), but after the cover layer 1140 is formed on the transfer member 1120
  • the cover layer 1140 is formed on the first base member 112 by transferring it to the first base member 112.
  • the cover layer 1140 is formed on the transfer member 1120 by a printing process.
  • the cover layer printing step (S22) is referred to as a cover layer applying step. I can.
  • the cover layer 1140 may be formed of a ceramic material layer (such as ceramic ink, ceramic paste, or ceramic solution) including the ceramic frit 1144, the pigment 1142, and the resin 1146.
  • the ceramic material layer may further include an additive or the like as necessary.
  • Various materials such as oxides and metals may be included as additives in consideration of desired properties.
  • it may further include wax, water, oil, an organic solvent, or a viscosity adjusting diluent for adjusting the viscosity as an additive.
  • the present invention is not limited thereto, and additives may not be included so as to retain small particles for passing through a nozzle for applying a mesh used for forming a ceramic material layer and a ceramic material layer.
  • the ceramic frit 1144 basically serves to stably couple the cover portion 114 to the first base member 112 (in particular, a glass substrate), and selectively implements a specific color, texture, and feel. Can play a role.
  • the ceramic frit 1144 is a compound including a plurality of metals and a non-metal, and may be formed including a plurality of metal compounds.
  • the ceramic frit 1144 may be formed of a plurality of metals and an oxygen polyhedron having a glass structure or an irregular network structure including oxygen.
  • a plurality of metal compounds are each composed of a metal oxide, it is possible to easily and stably form an irregular network structure or a glass structure.
  • saying that it may be formed including a plurality of metal compounds means that a ceramic frit ( 1144) may mean that a compound structure including a plurality of metals and a non-metal (eg, oxygen), an irregular network structure, a glass structure, and the like are provided at least in part.
  • metal compounds for example, metal oxide
  • a ceramic frit may mean that a compound structure including a plurality of metals and a non-metal (eg, oxygen), an irregular network structure, a glass structure, and the like are provided at least in part.
  • the ceramic frit 1144 may be included.
  • the ceramic frit 1144 along with silicon oxide (SiOx, for example, SiO 2 ), aluminum oxide (AlOx, for example, Al 2 O 3 ), sodium oxide (NaOx, for example, Na 2 O), bismuth oxide (BiOx, for example, Bi 2 O 3 ), boron oxide (BOx, for example, B 2 O) and zinc oxide (ZnOx, for example, ZnO) based on at least one of It may be formed by including a material.
  • Ceramic frit 1144 is aluminum oxide, sodium oxide, bismuth oxide, boron oxide, zinc oxide, titanium oxide (TiOx, for example, TiO 2 ), zirconium oxide (ZrOx, for example, ZrO 2 ), potassium Oxide (KOx, for example, K 2 O), lithium oxide (LiOx, for example, Li 2 O), calcium oxide (CaOx, for example, CaO), cobalt oxide (CoOx), iron oxide (FeOx) It may be formed by further including.
  • the ceramic frit 1144 is a bismuth boro-silicate series ceramic material (for example, Bi 2 O 3 -Al 2 O) formed by including bismuth oxide, boron oxide, and silicon oxide.
  • the ceramic frit 1144 is composed of a NAOS-based ceramic material (for example, Na 2 O-Al 2 O 3 -SiO 2 -based material) formed including sodium oxide, aluminum oxide, and silicon oxide. Can be.
  • the ceramic frit 1144 may be formed of a ceramic material (eg, a ZnO-SiO 2 -B 2 O 3 based material) formed of zinc oxide, silicon oxide, or boron oxide.
  • the present invention is not limited thereto, and the ceramic frit 1144 may be formed of various other materials.
  • the pigment 1142 is included in order for the cover portion 114 to have a desired appearance.
  • a material capable of displaying a unique color by selectively absorbing or reflecting visible light in sunlight with the dye 1142 may be used.
  • the pigment 1142 may be a pigment.
  • the pigment is a pigment composed of an inorganic component that is not dissolved in water and most organic solvents, and covers the surface of the first base member 112 to exhibit color. Pigments are excellent in chemical resistance, light resistance, weather resistance and hiding power. In other words, the pigment is resistant to bases and acids, does not discolor or fade when exposed to ultraviolet rays, and can withstand the climate well.
  • the molecular structure may be easily broken by sunlight, which may deteriorate stability, and a protective layer or the like must be formed to protect it.
  • the manufacturing process can be complicated.
  • the dye 1142 may not include a dye.
  • the present invention is not limited thereto, and the dye 1142 may include various substances such as dyes.
  • the pigment 1142 may be made of a material that considers the appearance of the desired cover part 114.
  • the dye 1142 is shown to be provided separately from the ceramic frit 1144, but the present invention is not limited thereto.
  • a desired external appearance of the cover portion 114 may be realized by a material constituting the ceramic frit 1144 and thus the pigment 1142 may not be provided separately from the ceramic frit 1144.
  • the distinction between the ceramic frit 1144 and the pigment 1142 may not be clear.
  • the metal of the material included as the dye 1142 may be included by partially substituting a metal of an irregular network structure or a glass structure (eg, an oxygen polyhedron) constituting the ceramic frit 1144.
  • the metal included in the dye 1142 may be located in an irregular network structure, a glass structure, or an interstitial site of an oxygen polyhedron of the ceramic frit 1144.
  • the cover portion 114 may have a white color by a metal compound (eg, metal oxide) included in the ceramic frit 1144.
  • a metal compound eg, metal oxide
  • the ceramic frit 1144 is formed to include at least one of lead oxide (PbOx, for example, PbO), titanium oxide, aluminum oxide, and bismuth oxide, the cover part 114 is white. Can have.
  • the cover part 114 when it has a white color, it may further include a material such as boron oxide in addition to the above-described material.
  • the ceramic frit 1144 is formed of a ceramic material (BiOx-SiOx-B 2 O-based material) formed of bismuth oxide, silicon oxide, and boron oxide, lead oxide, Ceramic material formed including silicon oxide and boron oxide (PbOx-SiOx-B 2 O-based material), ceramic material formed including titanium oxide, silicon oxide, and boron oxide (TiOx-SiOx-B 2 O-based material) , Aluminum oxide, silicon oxide, and boron oxide. It may be composed of a ceramic material (AlOx-SiOx-B 2 O-based material). However, lead oxide may not be included in the cover portion 114 or the ceramic frit 1144 according to the present embodiment in consideration of environmental issues.
  • various pigments 1142 may be included in order for the cover part 114 to have a color other than white. That is, in consideration of a desired color, one or two or more substances corresponding thereto may be used as the pigment 1142.
  • the material constituting the pigment 1142 may be formed of a metal or an oxide, carbide, nitride, sulfide, chloride, silicate, or the like containing a metal.
  • the pigment 1142 For example, containing at least one of copper (Cu), iron (Fe), nickel (Ni), chromium (Cr), uranium (U), and vanadium (V) to represent a series of red, yellow, etc.
  • a substance or the like can be used as the pigment 1142.
  • a material including at least one of titanium (Ti), magnesium (Mg), and rutile may be used as the pigment 1142 in order to represent a series of green or blue colors.
  • the dye 1142 is cobalt oxide, iron oxide, copper oxide (CuOx), chromium oxide (CrOx), nickel oxide (NiOx), manganese oxide (MnOx), tin oxide (SnOx), antimony oxide (SbOx), vanadium.
  • Oxide (VOx) may be included.
  • CoAl 2 O 4 may be used to implement cyan
  • Co 2 SiO 4 may be used to implement blue
  • green may be used.
  • CoCr 2 O 4 etc. can be used for spherical shape
  • Ti(Cr, Sb)O 2 can be used for yellow color
  • CoFe 2 O 4 for black color
  • Co-Cr-Fe-Mn Spinel or the like can be used.
  • the cover part 114 has a certain color.
  • the cover portion 114 may have a transparent or translucent color, may be glossy or matte, may be used to express a specific texture, or to prevent glare.
  • the cover portion 114 may include the pigment 1142 but may not include the pigment 1142.
  • the ceramic frit 1144 may not contain lead oxide, aluminum oxide, or the like, which may exhibit white, in order to prevent the cover part 114 from having white.
  • the ceramic frit 1144 is a ceramic material (NaOx-SiOx-B 2 O-based material) formed of sodium oxide, silicon oxide, and boron oxide. It can be composed of. Titanium oxide and bismuth oxide are materials that can be used to implement white color, but even if some are included, the cover portion 114 may be kept transparent or translucent. However, even when the cover part 114 has a transparent or translucent color, a small amount of a pigment or pigment 1142 may be included for a slight color development (for example, a red translucent, green translucent, etc.).
  • the resin 1146 is a material used to uniformly mix the pigment 1142 and the ceramic frit 1144 to have an appropriate viscosity and fluidity when applying the ceramic material layer, and may be a volatile material that can be volatilized. .
  • the resin 1146 may include various known materials.
  • an organic resin such as an acrylic resin or a cellulose resin may be used, or an inorganic resin such as a silicone resin may be included.
  • the ceramic material layer or the cover layer 1140 contains the ceramic frit 1144 in the largest amount, and even when the pigment 1142 is included, the pigment 1142 may be included in a smaller amount than the ceramic frit 1144.
  • the ceramic frit 1144 is 40 to 90 parts by weight (for example, 50 to 90 parts by weight) based on 100 parts by weight of the ceramic material layer or the cover layer 1140. It includes, and may include 5 to 50 parts by weight of the pigment 1142, and 0 to 20 parts by weight of the resin 1146 and/or additives.
  • the ceramic frit 1144 is included in 50 to 100 parts by weight (for example, 60 to 100 parts by weight) based on 100 parts by weight of the ceramic material layer or the cover layer 1140 .
  • the resin 1146 and/or the additive may be included in an amount of 0 to 50 parts by weight (eg, 0 to 40 parts by weight).
  • the present invention is not limited thereto, and the ceramic material layer or the cover layer 1140 may have various compositions.
  • inkjet printing for example, digital inkjet printing
  • screen printing for example, lithography printing
  • laser printing and the like may be applied as the printing process.
  • digital inkjet printing may be used.
  • the number of printing processes is not limited, so that design freedom is high and colors can be used in various ways.
  • screen printing is possible up to 4 degree printing, so there is a relatively low degree of design freedom and there is a limit to diversifying colors.
  • digital inkjet printing includes printing using a ceramic material layer containing relatively large particles (for example, particles having a central particle diameter of 50 ⁇ m or more) (aka digital inkjet printing for ceramics), and relatively small particles (for example, Printing using a layer of ceramic material including particles having a central particle diameter of less than 50 ⁇ m (aka digital inkjet printing for glass) may be included.
  • the cost of the ceramic material layer is low and relatively inexpensive equipment is used, whereas the digital inkjet printing for the so-called glass is required to grind the materials constituting the ceramic material layer evenly and evenly, and a small size nozzle is used.
  • the material cost is high and relatively expensive equipment is used.
  • the cover layer 1140 on the first base member 112 composed of a glass substrate had to be used.
  • the transfer member 1120 was covered.
  • so-called digital inkjet printing for ceramics can be used, thereby reducing material costs and using relatively inexpensive equipment. Accordingly, productivity can be improved.
  • the present invention is not limited thereto. Therefore, in order to form the cover layer 1140, a digital inkjet printing for glass may be used, or various processes such as screen printing may be used.
  • the cover layer 1140 When the cover layer 1140 is formed by the printing process as described above, the cover layer 1140 can be stably formed to have a desired thickness by a simple process.
  • the present invention is not limited thereto, and the cover layer 1140 may be formed on the transfer member 1120 by various other methods.
  • the cover layer 1140 may be formed on the transfer member 1120 by a spray process, a sol-gel process, or the like.
  • the cover layer 1140 formed on the transfer member 1120 is transferred to the first base member 112.
  • the transfer member 1120 is removed or removed.
  • the cover layer 1140 may be transferred to the first base member 112 by thermal transfer applying heat.
  • the transfer member 1120 includes a base portion 1120a and a release layer 1120b positioned thereon, and a cover layer 1140 is formed on the release layer 1120b.
  • the base portion 1120a sheets, films, etc. made of various materials (eg, resin) capable of supporting the cover layer 1140 may be used.
  • the release layer 1120b may include various materials that have various materials, characteristics, and the like, and may be removed under specific materials, conditions, or the like, or to separate the base layer 1120a.
  • the release layer 1120b may be a material that can be removed by a dissolved material such as water or oil.
  • a transfer process is performed in which heat is applied while the transfer member 1120 is placed on the first base member 112 so that the cover layer 1140 contacts the first base member 112, and before the transfer process
  • the base portion 1120a may be removed or separated later by using the release layer 1120b.
  • the base portion 1120a may be separated from the cover layer 1140 by removing the release layer 1120b by a specific material, or the release layer 1120b
  • the release layer 1120b may remain by separating the base portion 1120a from ).
  • the remaining release layer 1120b may be removed by burning in the glass strengthening step (S30), or may be partially left.
  • the base layer 1120a is separated using the release layer 1120b.
  • the cover layer 1140 may be transferred to the base layer 1120a.
  • the adhesive layer may be removed in the hot pressing process or may remain inside the cover layer 1140 or the like.
  • the transfer member 112 may include various layers such as a protective coating layer.
  • the release layer 1120b may not be provided.
  • the transfer member 112 may have various forms such as a film, a sheet, and a sticker. Other various methods can be applied.
  • the transfer member 1120 on which the cover layer 1140 is formed is immersed in a dissolved material capable of removing the release layer 1120b, and the cover layer 1140 is located in the dissolved material while maintaining its shape It is also possible to transfer the first base member 112 by contacting the cover layer 114.
  • heat transfer may be performed while the transfer member 112 including the cover layer 1140 is positioned on the first base member 112.
  • the release layer 1120b and/or the base portion 1120a remains after the transfer process because the process of separately removing or separating the release layer 1120b and/or the base portion 1120a is not performed before or after the thermal transfer process. can do.
  • the remaining release layer 1120b and/or the base portion 1120a may be removed by burning in the glass reinforcing step (S30), or may be partially left.
  • a glass strengthening step (S30) is performed without a separate transfer process while the transfer member 112 having the cover layer 1140 is positioned on the first base member 112 to perform the glass strengthening step ( Thermal transfer may be performed in S30).
  • the transfer member 112 may be removed by burning in the glass reinforcing step (S30) or may remain partially.
  • the drying step (S28) heat is applied to dry the cover layer 1140 and the resin 1146 is volatilized.
  • the resin 1146 and the like are first volatilized so that the dye 1142 and the ceramic frit 1144 can be effectively mixed together with the first base member 112.
  • the resin 1146 or the additive may be all removed, or some may remain.
  • bubbles (pores) composed of empty spaces reference numeral 114V in FIG. 8E, hereinafter the same) may remain in a portion from which at least a portion of the portion from which the resin 1146 or additive is removed is removed.
  • the cover layer 114 may not have air bubbles 114V.
  • the cover layer 1140 may be dried at a temperature of 50 to 200°C.
  • the drying step (S28) may be performed using an infrared heating device, ultraviolet curing, or the like.
  • the present invention is not limited thereto, and the drying temperature, drying method, and the like may be variously changed.
  • the drying step (S28) may not be separately provided or may be performed together by another heat treatment process.
  • the non-reinforced glass substrate constituting the first base member 112 is strengthened or semi-strengthened by thermal strengthening by heat treatment or annealing.
  • the ceramic frit 1144, the dye 1142, etc. included in the cover layer 1140 are mixed into the reinforced or semi-reinforced glass substrate in order to match the phase equilibrium, thereby forming a part of the reinforced or semi-reinforced glass substrate 114 is formed.
  • the cover layer 1140 may have a greater specific gravity than the first base member 112 due to a high mass ratio.
  • the cover layer 1140 is fused and sticky due to the high temperature in the glass reinforcing step (S30). As it is, it may be more easily incorporated into the interior of the first base member 112 made of a glass substrate.
  • the glass strengthening step (S30) it may be performed at a temperature capable of strengthening or semi-strengthening the non-tempered glass substrate.
  • the heat treatment temperature of the glass reinforcing step (S30) may be 500 to 800°C (for example, 500 to 750°C, for example, 640 to 720°C), and in a state that is not subjected to high pressure treatment (for example, normal pressure Or at a pressure lower than normal pressure).
  • high pressure treatment for example, normal pressure Or at a pressure lower than normal pressure
  • it may be heat-treated at a pressure of 5 to 20 kPa in the case of reinforcement and 4 kPa in the case of semi-reinforcement.
  • the heat treatment time may be adjusted according to the pressure. If the pressure is high, the heat treatment time may be relatively short, and if the pressure is low, the heat treatment time may be relatively long.
  • the present invention is not limited to the temperature, pressure, time, etc. of the glass reinforcing step (S30).
  • the non-reinforced glass substrate constituting the first base member 112 may be semi-reinforced.
  • the first base member 112 or the first cover member 110 may be formed of a heat strengthened glass substrate (heat strengthened glass). Accordingly, the transmittance of the first cover member 110 can be maintained high.
  • the first cover member 110 made of semi-tempered glass may have a surface compressive stress of 60 MPa or less (eg, 24 to 52 MPa).
  • the edge stress of the first cover member 110 may be about 30 to 40 MPa.
  • the semi-tempered glass may be formed by slow cooling after heat treatment at a temperature slightly lower than the softening point.
  • the fully tempered glass may be formed by quenching after heat treatment at a temperature higher than the softening point, and the surface compressive stress is 70 to 200 MPa.
  • the light transmittance of the cover part 114 may be maintained high by adjusting the heat treatment temperature and cooling rate in the glass reinforcing step (S30).
  • the heat treatment temperature within a certain range and lowering the cooling rate to a certain level so that the cover part 114 has an amorphous glass structure
  • the average light transmittance of light in the infrared region may be relatively high.
  • the heat treatment temperature is not maintained within a certain range and/or the cooling rate or pressure is too high, the infrared region due to a change in the amorphous glass structure due to a change in the chemical structure of the oxide ceramic composition, which is a cover, or a change in the interface bonding between the glass substrates.
  • the heat treatment temperature is less than a certain level (for example, less than 640 °C)
  • the possibility that the cover part 114 may be peeled off from the base member 112 may increase, and the heat treatment temperature exceeds a certain level (for example, 720 °C)
  • a certain level for example, 720 °C
  • the first cover member 110 on which the glass reinforcing step (S30) has been performed is cleaned and dried. Then, the manufacture of the first cover member 110 having the integrated cover portion 114 is completed.
  • the content of sodium or potassium in the ceramic material layer, the cover layer 1140, or the cover portion 114 may be similar to or lower than the sodium or potassium content of the first base member 112.
  • the content of sodium and potassium in the ceramic material layer, the cover layer 1140, or the cover portion 114 may be respectively lower than the sodium and potassium content of the first base member 112.
  • the ceramic material layer, the cover layer 1140, or the cover portion 114 may contain sodium and potassium in an amount of 10 X 10 18 /cc or less.
  • a potential-induced degradation (PID) phenomenon occurs due to leakage current.
  • the ceramic material layer, the cover layer 1140, or the cover portion 114 does not contain lead and/or chromium (for example, lead oxide and/or chromium oxide), environmental problems may not occur.
  • the amount of sodium, potassium, and lead contained in the ceramic material layer, the cover layer 1140, or the cover portion 114 may be measured or determined by secondary ion mass spectrometry (SIMS).
  • FIGS. 9A to 9C are views schematically showing a method of manufacturing a solar panel 100 according to an embodiment of the present invention.
  • the first cover member 110, the first sealing material 131 which is a graphic cover substrate having a cover portion 114 on the work table 200 of the lamination device, A stacked structure 100a in which the battery part SP, the first sealing material 132, and the second cover member 120 are stacked is positioned.
  • the first cover member 110, the first sealant 131, the solar cell part (SP), the first sealant 132, and the second cover member 120 are separated from each other for clear understanding. Although shown, in reality, they may be positioned in contact with each other.
  • the sealing material 130 completely fills the space between the first cover member 110 and the second cover member 120, which is melted and cured at a high temperature of the lamination process and compressed by pressure.
  • the battery part SP can be sealed. Accordingly, the space between the first cover member 110 and the second cover member 120 may be completely filled by the sealing material 130.
  • the solar panel 100 as shown in FIG. 9C is manufactured.
  • the first cover member 110, the first sealant 131, the solar cell unit SP, the first sealant 132, the second cover member 120, and the like may be integrated. Accordingly, the lamination process can be performed without applying a large pressure to the solar cell 150 or the like.
  • the solar panel 100 including the first cover member 110 which is a graphic cover substrate, can be formed through a simple and stable manufacturing process.
  • the cover portion 114 may have excellent uniformity of appearance and may prevent glare.
  • the cover part 114 is uniformly and stably formed by a simple manufacturing process that does not change the manufacturing process of the solar panel 100 so that the solar panel 100 has a desired design. I can.
  • the thickness, transmittance, print density, printing area, etc. of the cover layer 1140 are adjusted to improve the aesthetics of the solar panel 100 while increasing the output to a certain level. Can be maintained.
  • FIG. 10 is a schematic cross-sectional view of a solar panel according to another embodiment of the present invention.
  • the solar panel 100 may include a portion having a curved surface.
  • the first cover member 110 and/or the second cover member 120 may include a portion having a curved surface.
  • 10 illustrates that the solar panel 100 including the first and second cover members 110 and 120 has a convex or concave curved shape as a whole, but the present invention is not limited thereto.
  • FIGS. 11 and 12A to 12C An example of a method of manufacturing the first cover member 110 included in the solar panel 100 will be described with reference to FIGS. 11 and 12A to 12C.
  • 11 is a flow chart showing an example of a method of manufacturing a first cover member according to another embodiment of the present invention
  • FIGS. 12A to 12C illustrate each step of the method of manufacturing the first cover member shown in FIG. These are cross-sectional views.
  • a method of manufacturing the first cover member 110 includes a substrate cleaning step (S10), a cover layer forming step (S20), a glass forming step (S50), and a glass strengthening step (S30). ) And a finishing step (S40).
  • the substrate cleaning step (S10), the cover layer forming step (S20), the glass reinforcing step (S30) and the finishing step (S40) are the substrate cleaning step (S10) and the cover layer forming step (S20) in the above-described embodiment.
  • the glass reinforcing step (S30) and the finishing step (S40) may be the same or very similar bar, a description thereof will be omitted.
  • This embodiment is different from the above-described embodiment in that it includes the glass forming step (S50) before the glass strengthening step (S30).
  • the cover layer 1140 is transferred from the transfer member (reference numeral 1120 in FIG. 8A, hereinafter the same) to the first base member 112 using a transfer process by the cover layer forming step S20. Transfer to form the cover layer 114 on the first base member 112.
  • the first base member 112 on which the cover layer 114 is formed is formed to have a desired shape.
  • This glass forming step (S50) may be performed in a strengthening furnace and may occur by a heat treatment performed at a temperature lower than the glass strengthening step (S30) (eg, 580 to 650°C).
  • the first base member 112 may be softened by heat treatment to form the first base member 112 into a desired shape.
  • the glass strengthening step (S30) may be performed by an in-situ process continuously performed in the same strengthening furnace as the glass forming step (S50), or the strengthening furnace in which the glass forming step (S50) was performed. It may be carried out in a separate fortification furnace other than that. After that, the finishing step (S40) and the like may be further performed.
  • the solar panel 100 having a curved shape may be manufactured by performing a lamination process including the thus manufactured first base member 112.
  • the first cover member 110 having various desired shapes and having the cover portion 114 can be manufactured by a simple process. Accordingly, design freedom of the first cover member 110 and the solar panel 100 including the same may be improved, and aesthetics may be improved.
  • the cover layer 1140 is formed by direct printing on the first cover member 110 having a curved surface, etc. It is possible to form the cover portion 114 in a more uniform and stable process than that.
  • the cover layer 1140 may be stably formed on the first cover member 110 having the height difference D of 5 ⁇ m or more.
  • the first cover member 110 artificially having a curved surface, etc. may have a very large value such that the height difference (D) is 50 mm or more.
  • the height difference (D) is 50 mm or more.
  • the cover layer 1140 or the cover portion 114 may be stably formed.
  • the present invention is not limited thereto, and the present embodiment may be applied when the height difference D is less than 5 ⁇ m (for example, less than 50 mm) or there is no height difference D.
  • FIGS. 13 and 14 illustrate a part of the first cover member 110, and for simple illustration and clear understanding, the first base member 112 and the cover part 114 are illustrated only in schematic form.
  • the cover layer reference numeral 1140 in FIG. 8A, hereinafter the same
  • the cover portion 114 may be stably formed regardless of the shape of the protrusion P, the height difference D, or the like.
  • the manufacturing method of the first cover member 110 according to the present embodiment is light formed to have a constant height difference (D) on one surface of the first base member 112
  • D constant height difference
  • the diffusion unit LD it may be applied to form the cover layer 1140 or the cover unit 114 on the light diffusion unit LD. Even in this case, the cover layer 1140 or the cover 114 may be stably formed regardless of the shape and height difference D of the light diffusion unit LD.
  • the first base member 112 may have a certain surface roughness without additional treatment, and the height difference D due to the surface roughness may be 5 ⁇ m or more (for example, 30 ⁇ m or more).
  • the height difference may be 50 mm or more.
  • the cover layer 1140 or the cover 114 is directly formed on the first base member 112, the cover layer 1140 or The thickness of the cover portion 114 is undesirably thickened, so that the transmittance is lowered and the efficiency is lowered, or the cover layer 1140 or the cover portion 114 may not be stably formed.
  • the transfer step (S24) is performed. It can be provided to prevent this at the source. Accordingly, a desired design can be implemented in response to various architectural forms.

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Abstract

본 발명의 실시예에 따른 태양 전지 패널용 그래픽 커버 기판의 제조 방법은, 전사 부재 위에 세라믹 물질층으로 구성되는 커버층을 형성하는 커버층 도포 단계; 상기 커버층을 베이스 부재에 전사하는 전사 단계; 및 상기 커버층이 형성된 상기 베이스 부재를 강화 또는 반강화하여 커버부를 형성하는 강화 단계를 포함한다.

Description

태양 전지 패널용 그래픽 커버 기판의 제조 방법, 그리고 태양 전지 패널 및 이의 제조 방법
본 발명은 태양 전지 패널용 그래픽 커버 기판의 제조 방법, 그리고 태양 전지 패널 및 이의 제조 방법에 관한 것으로, 좀더 상세하게는, 제조 공정을 개선한 태양 전지 패널용 그래픽 커버 기판의 제조 방법, 그리고 이에 의하여 제조된 태양 전지 패널용 그래픽 커버 기판을 포함하는 태양 전지 패널 및 이의 제조 방법에 관한 것이다.
일반적으로 태양 전지 패널을 건물에 적용하는 경우에는 옥상이나 지붕 등에 설치하였다. 그러나 아파트나 고층 건물 등에서는 옥상이나 지붕에 설치될 수 있는 태양 전지 패널의 크기가 한정되어 태양광을 효율적으로 활용하기 어려웠다. 이에 최근에는 주택, 건물 등의 외벽 등에 설치되어 주택, 건물 등과 일체화되는 건물 일체형 구조를 가지는 태양 전지 패널에 대한 연구가 활발하게 이루어지고 있다. 건물 일체형 구조를 가지는 태양 전지 패널을 적용하면 건물의 외벽의 넓은 면적에서 광전 변환이 이루어질 수 있어 태양광을 효과적으로 사용할 수 있다.
그런데, 건물의 외벽에 적용되기 위해서는 건물 일체형 구조를 가지는 태양 전지 패널이 설치된 후에도 우수한 심미적 특성을 가져야 하는바, 건물 일체형 구조를 가지는 태양 전지 패널의 색상을 다양화하거나 외관을 향상하는 것이 요구된다. 그러나 기존의 건물 일체형 구조를 가지는 태양 전지 패널은, 태양 전지, 이에 연결되는 배선 등이 그대로 외부에서 보여지거나, 태양 전지의 색상인 푸른색 계열의 색상만을 가질 수 있어, 심미성, 외관 등을 향상하기에 어려움이 있었다. 더욱이, 태양 전지 패널의 장시간 사용 시 황변이 발생하여 태양 전지 패널의 외관이 저하될 수 있었다. 또한, 건물 일체형 구조를 가지는 태양 전지 패널이 건물의 외벽, 특히 수직 벽체에 설치되면, 바닥면과 수직하게 설치되어 건물 일체형 구조를 가지는 태양 전지 패널의 전면에 위치한 유리 기판에 의하여 눈부심 현상이 발생될 수 있었다.
이를 방지하기 위하여 태양 전지 패널의 전면에 일정 두께를 초과하여 착색을 하면 태양 전지 패널에 입사되는 광의 양이 줄어 태양 전지 패널의 출력이 크게 저하되었다. 다른 예로, 일본등록특허 제3717369호와 같이 착색 필름을 사용하면, 옆에서 보거나 밝을 경우에 착색 필름에 의한 색상이 다르게 인식되거나 다른 부재와 별도로 인식되어 심미성을 저하시킬 수 있었다. 또한, 굴곡, 요철 등을 가지는 커버 부재에 착색을 하거나 착색 필름을 부착하면, 착색이 균일하게 이루어지지 않거나 착색 필름이 손상되는 등의 문제가 발생할 수 있다.
본 발명은 우수한 미관 균일도를 가지며 눈부심 현상을 방지할 수 있는 태양 전지 패널용 그래픽 커버 기판의 제조 방법을 제공하고자 한다. 본 발명은 우수한 미관 균일도를 가지며 눈부심 현상을 방지할 수 있는 태양 전지 패널용 그래픽 커버 기판을 포함하는 태양 전지 패널 및 이의 제조 방법을 제공하고자 한다.
좀더 구체적으로, 간단한 제조 공정에 의하여 균일하고 안정적으로 인쇄층을 형성하여 원하는 디자인을 구현할 수 있는 태양 전지 패널용 그래픽 커버 기판의 제조 방법, 그리고 이를 포함하는 태양 전지 패널 및 이의 제조 방법을 제공하고자 한다.
특히, 굴곡, 요철 등을 가지는 커버 기판에 적용되어 다양한 형태의 건축 형태에 대응하여 원하는 디자인을 구현할 수 있는 태양 전지 패널용 그래픽 커버 기판의 제조 방법, 그리고 이를 포함하는 태양 전지 패널 및 이의 제조 방법을 제공하고자 한다.
본 발명의 실시예에 따른 태양 전지 패널용 그래픽 커버 기판의 제조 방법은, 전사 부재 위에 세라믹 물질층으로 구성되는 커버층을 형성하는 커버층 도포 단계; 상기 커버층을 베이스 부재에 전사하는 전사 단계; 및 상기 커버층이 형성된 상기 베이스 부재를 강화 또는 반강화하여 커버부를 형성하는 강화 단계를 포함한다.
상기 커버부가 세라믹 프릿을 포함하는 세라믹 산화물 조성물로 구성될 수 있다. 상기 베이스 부재가 유리 기판을 포함하고, 상기 커버부가 상기 유리 기판의 일부를 구성하는 일체화된 부분으로 구성될 수 있다.
상기 커버층 도포 단계에서는 인쇄 공정에 의하여 상기 커버층을 형성할 수 있다. 일 예로, 상기 커버층 도포 단계에서는 디지털 잉크젯 인쇄 공정에 의하여 상기 커버층을 형성할 수 있다. 상기 세라믹 물질층이 50um 이상의 중심 입경을 가지는 입자를 포함할 수 있다.
상기 커버부의 두께가 20um 이하일 수 있다.
상기 전사 단계와 상기 강화 단계 사이에 상기 베이스 부재를 성형하는 성형 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 커버부가 형성되는 상기 베이스 부재의 일면이 5um 이상의 높이 차이를 가지는 굴곡, 요철, 또는 돌출부를 가질 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 태양 전지 패널의 제조 방법은 상술한 태양 전지 패널용 그래픽 커버 기판의 제조 방법으로 제조된 제1 커버 부재를 포함할 수 있다. 이때, 본 실시예에 따른 태양 전지 패널의 제조 방법은, 제1 커버 부재, 제1 밀봉재, 태양 전지부, 제1 밀봉재, 제2 커버 부재를 적층하여 적층 구조체를 형성하는 적층 단계; 및 상기 적층 구조체에 열과 압력을 가하여 일체화하는 라미네이션 단계를 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 태양 전지 패널은, 일면에 굴곡, 요철, 또는 돌출부를 가지는 베이스 부재와, 상기 베이스 부재의 상기 일면에 형성되며 산화물 세라믹 조성물로 구성되는 커버부를 포함하는 제1 커버 부재를 포함한다. 상기 제1 커버 부재는 태양 전지의 일면 위에 위치할 수 있고, 상기 태양 전지 패널은 태양 전지; 상기 태양 전지를 밀봉하는 밀봉재; 상기 밀봉재 위에서 상기 태양 전지의 타면 위에 위치하는 제2 커버 부재를 더 포함할 수 있다.
상기 굴곡, 상기 요철, 또는 상기 돌출부에 의한 높이 차이가 5um 이상일 수 있다.
상기 커버부에서 적외선 영역의 광에 대한 상기 커버부의 평균 광 투과도인 제1 투과도가 가시광선 영역의 광에 대한 상기 커버부의 평균 광 투과도인 제2 투과도와 같거나 그 보다 더 클 수 있다.
본 실시예에 따른 제1 커버 부재 또는 이를 포함하는 태양 전지 패널에 의하면, 커버부를 구비하여 우수한 미관 균일도를 가지며 눈부심 현상을 방지할 수 있다. 이때, 전사 공정을 이용하여 태양 전지 패널의 제조 공정을 변화하지 않는 간단한 제조 공정에 의하여 균일하고 안정적으로 커버부를 형성하여 태양 전지 패널이 원하는 디자인을 가지도록 할 수 있다. 그리고 전사 부재에 커버층을 인쇄할 때 커버층의 두께, 투과도, 인쇄 밀도, 인쇄 면적 등을 조절하여 태양 전지 패널의 미관을 향상하면서도 출력을 일정 이상으로 유지할 수 있다.
또한, 다양한 굴곡, 요철 등을 가지는 커버 부재에 커버부를 안정적으로 형성할 수 있다. 이에 따라 다양한 형태의 건축 형태에 대응하여 제1 커버 부재 또는 태양 전지 패널이 원하는 디자인을 가지도록 할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 태양 전지 패널이 적용된 건물의 일 예를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 태양 전지 패널을 개략적으로 도시한 분해 사시도이다.
도 3은 도 2의 III-III 선을 따라 잘라서 본 개략적인 단면도이다.
도 4는 도 2에 도시한 태양 전지 패널에 포함되는 제1 커버 부재를 개략적으로 도시한 평면도이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 태양 전지 패널에 포함되는 커버부의 파장에 따른 광 투과도를 색상에 따라 도시한 그래프이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 제1 커버 부재의 제조 방법의 일 예를 도시한 흐름도이다.
도 7은 도 6에 도시한 제1 커버 부재의 제조 방법에 포함되는 커버층 형성 단계의 일 예를 도시한 흐름도이다.
도 8a 내지 도 8e는 도 6에 도시한 제1 커버 부재의 제조 방법의 각 단계를 도시한 단면도들이다.
도 9a 내지 및 도 9c는 본 발명의 실시예에 따른 태양 전지 패널(100)의 제조 방법을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 10은 본 발명의 다른 실시예에 따른 태양 전지 패널의 개략적인 단면도이다.
도 11은 본 발명의 다른 실시예에 따른 제1 커버 부재의 제조 방법의 일 예를 도시한 흐름도이다.
도 12a 내지 도 12c는 도 11에 도시한 제1 커버 부재의 제조 방법의 각 단계를 도시한 단면도들이다.
도 13은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 태양 전지 패널에 포함되는 제1 커버 부재의 개략적인 부분 단면도이다.
도 14는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 태양 전지 패널에 포함되는 제1 커버 부재의 개략적인 부분 단면도이다.
이하에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세하게 설명한다. 그러나 본 발명이 이러한 실시예에 한정되는 것은 아니며 다양한 형태로 변형될 수 있음은 물론이다.
도면에서는 본 발명을 명확하고 간략하게 설명하기 위하여 설명과 관계 없는 부분의 도시를 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 극히 유사한 부분에 대해서는 동일한 도면 참조부호를 사용한다. 그리고 도면에서는 설명을 좀더 명확하게 하기 위하여 두께, 넓이 등을 확대 또는 축소하여 도시하였는바, 본 발명의 두께, 넓이 등은 도면에 도시된 바에 한정되지 않는다.
그리고 명세서 전체에서 어떠한 부분이 다른 부분을 "포함"한다고 할 때, 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 부분을 배제하는 것이 아니며 다른 부분을 더 포함할 수 있다. 또한, 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "위에" 있다고 할 때, 이는 다른 부분 "바로 위에" 있는 경우뿐 아니라 그 중간에 다른 부분이 위치하는 경우도 포함한다. 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "바로 위에" 있다고 할 때에는 중간에 다른 부분이 위치하지 않는 것을 의미한다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 태양 전지 패널용 그래픽 커버 기판의 제조 방법, 그리고 태양 전지 패널 및 이의 제조 방법을 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 태양 전지 패널(100)이 적용된 건물(1)의 일 예를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 1을 참조하면, 본 실시예에 따른 태양 전지 패널(100)은, 일 예로, 건물(1)의 외벽면(예를 들어, 수직 벽체(3), 지붕면 등)에 적용되는 건물 일체형 구조를 가지는 태양 전지 패널일 수 있다. 그러나 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며, 태양 전지 패널(100)이 건물(1)의 옥상, 또는 건물(1)이 아닌 다른 곳 등에 설치될 수도 있다. 이러한 태양 전지 패널(100)은 태양 전지(도 2의 참조부호 150)를 포함하여 태양으로부터 공급되는 태양광을 이용하여 전력을 생산할 수 있다.
본 실시예에서 태양 전지 패널(100)은 일정한 색상, 이미지, 패턴, 느낌, 질감 등을 가지거나 일정한 도형, 글자 등이 구비된 그래픽 커버 기판(일 예로, 제1 커버 부재(도 2의 참조부호 110, 이하 동일))을 포함할 수 있다. 이와 같이 그래픽 커버 기판의 색상 등에 의하여 태양 전지 패널(100) 및 이를 포함하는 건물(1)의 심미성을 향상할 수 있다. 그러면서도 그래픽 커버 기판에 의한 태양광의 손실이 크지 않도록 하여 태양 전지 패널(100)의 태양광 변환 효율의 감소를 최소화 또는 방지할 수 있도록 한다. 도 1과 함께 도 2 내지 도 5를 참조하여 태양 전지 패널(100)을 좀더 상세하게 설명한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 태양 전지 패널(100)을 개략적으로 도시한 분해 사시도이고, 도 3은 도 2의 III-III 선을 따라 잘라서 본 개략적인 단면도이다. 그리고 도 4는 도 2에 도시한 태양 전지 패널(100)에 포함되는 제1 커버 부재(110)를 개략적으로 도시한 평면도이다. 간략하고 명확한 도시를 위하여 도 2에서는 제1 커버 부재(110) 및 제2 커버 부재(120)를 간략하게 도시하여 커버부(114) 및 커버 부분(124)을 도시하지 않았다. 그리고 도 3에서 태양 전지(150)의 구조를 상세하게 도시하지 않았으며 전면에 형성된 반사 방지막(152)만을 개략적으로 도시하였다.
도 2 내지 도 4를 참조하면, 본 실시예에 따른 태양 전지 패널(100)은, 태양 전지(150) 및 이에 연결되는 배선부(142, 145)를 포함하는 태양 전지부(SP)와, 태양 전지부(SP)를 둘러싸서 밀봉하는 밀봉재(130)와, 밀봉재(130) 위에서 태양 전지부(SP)의 일면(일 예로, 전면)에 위치하며 특정한 색상, 이미지, 패턴, 느낌, 또는 질감을 구현하는 커버부(114)를 구비하는 제1 커버 부재(전면 부재)(110)와, 밀봉재(130) 위에서 태양 전지부(SP)의 타면(일 예로, 후면)에 위치하는 제2 커버 부재(후면 부재)(120)를 포함할 수 있다. 여기서, 제1 커버 부재(110) 및 제2 커버 부재(120) 중 적어도 어느 하나(특히, 제1 커버 부재(110))가 색상 등을 가지는 그래픽 커버 기판일 수 있다. 그리고 태양 전지부(SP)의 전면 쪽에서 배선부(142, 145)의 적어도 일부를 가리는 착색 부재(160)를 더 포함할 수 있다.
이때, 태양 전지(150)는, 태양 전지를 전기 에너지로 변환하는 광전 변환부와, 광전 변환부에 전기적으로 연결되어 전류를 수집하여 전달하는 전극을 포함할 수 있다. 예를 들어, 태양 전지(150)는 적어도 90nm 내지 1400nm(일 예로, 100nm 내지 1200nm)의 파장대의 광으로부터 전기 에너지를 생성하는 태양 전지일 수 있다. 본 실시예에서는 일 예로, 광전 변환부가, 결정질 실리콘 기판(일 예로, 실리콘 웨이퍼)과, 결정질 실리콘 기판에 또는 그 위에 형성되며 도펀트를 포함하는 도전형 영역 또는 산화물을 포함하는 도전형 영역으로 구성될 수 있다. 이와 같이 결정성이 높아 결함이 적은 결정질 실리콘 기판을 기반으로 한 태양 전지(150)는 전기적 특성이 우수하다.
그리고 본 실시예에서는 태양 전지(150)가 서로 이격되면서 복수로 구비되며, 복수 개의 태양 전지(150)가 배선부(142, 145)에 의하여 전기적으로 직렬, 병렬 또는 직병렬로 연결될 수 있다. 일 예로, 복수의 태양 전지(150)가 배선재(142)에 의하여 직렬로 연결되어 제1 방향(도면의 z축 방향)을 따라 길게 연장되는 태양 전지 스트링을 구성할 수 있다. 그리고 태양 전지 스트링의 단부에 제1 방향과 교차하는 제2 방향(도면의 x축 방향)으로 연장되는 버스 리본(145)이 구비될 수 있다. 일 예로, 버스 리본(145)은 태양 전지 스트링의 배선재(142)의 양쪽 단부에 연결될 수 있다. 이러한 버스 리본(145)은, 제2 방향에서 인접하는 태양 전지 스트링을 직렬, 병결, 또는 직병렬로 연결하거나, 태양 전지 스트링을 전류의 역류를 방지하는 정션 박스에 연결할 수 있다. 배선재(142)로는 리본, 와이어 등 태양 전지(150)를 연결할 수 있는 다양한 구조, 형상이 적용될 수 있다. 그리고 버스 리본(145)의 물질, 형상, 연결 구조 등은 다양하게 변형될 수 있다. 본 실시예는 각 태양 전지(150)에 사용되는 배선부(142, 145)의 개수, 구조, 형상 등에 한정되지 않는다.
그러나 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며 태양 전지(150)의 구조, 방식 등은 다양하게 변형될 수 있다. 일 예로, 태양 전지(150)는 화합물 반도체 태양 전지, 실리콘 반도체 태양 전지, 염료 감응형 태양 전지 등의 다양한 구조를 가질 수 있다. 그리고 하나의 태양 전지(150)만이 구비되는 것도 가능하다.
본 실시예에서는 태양 전지(150)의 전면에는 광의 입사를 방지하기 위한 반사 방지막(152)이 위치하는데, 이러한 반사 방지막(152)에 의한 보강 간섭에 의하여 태양 전지(150)가 일정한 색상(예를 들어, 청색, 검은색 등)을 가질 수 있다. 그리고 배선부(142, 145)는 금속으로 구성될 수 있다. 이에 따라 제1 커버 부재(110)가 유리 기판만으로 구비되면 태양 전지(150)가 위치한 유효 영역(AA)와 태양 전지(150)가 위치하지 않은 비유효 영역(NA)의 경계, 비유효 영역(NA)에 위치한 배선부(142, 145) 등이 쉽게 인식될 수 있다. 특히, 폭이 1mm 이상인 광폭 부분을 구비하는 배선부(142, 145)(예를 들어, 버스 리본(145))는 더욱 쉽게 인식될 수 있다. 그러면, 태양 전지 패널(100)의 심미성이 저하될 수 있다. 이에 본 실시예에서는 제1 커버 부재(110)에 커버부(외관 형성부)(114)가 구비되고 착색 부재(160)가 더 구비되는데, 이에 대해서는 추후에 상세하게 설명한다.
예를 들어, 태양 전지(150)의 반사 방지층(152)이 실리콘을 포함하는 산화물, 질화물, 또는 탄화물(예를 들어, 실리콘 산화물, 실리콘 질화물, 또는 실리콘 탄화물), 실리케이트, 또는 비정질 실리콘을 포함하는 절연층을 복수로 적층한 구조를 가질 수 있다. 또는, 태양 전지(150)의 반사 방지층(152)은 실리콘, 티타늄, 알루미늄, 지르코늄, 아연, 안티몬, 구리를 포함하는 산화물 또는 질화 산화물로 구성되는 절연층을 복수로 적층한 구조를 가질 수 있다. 반사 방지층(152)이 산화물 또는 질화 산화물로 구성될 경우에 그 내부 또는 외부에 실리콘 질화물을 포함하는 층 및/또는 실리콘 탄화 질화물을 포함하는 층을 더 구비하여, 자외선, 수분 등에 의한 문제를 방지할 수 있다. 그러나 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며 반사 방지층(152)이 다양한 물질, 적층 구조 등을 가질 수 있다.
제1 커버 부재(110)는 밀봉재(130)(일 예로, 제1 밀봉재(131)) 상에 위치하여 태양 전지 패널(100)의 일면(일 예로, 전면)을 구성하고, 제2 커버 부재(120)는 밀봉재(130)(이 예로, 제2 밀봉재(132)) 상에 위치하여 태양 전지 패널(100)의 타면(일 예로, 후면)을 구성한다. 제1 커버 부재(110) 및 제2 커버 부재(120)는 각기 외부의 충격, 습기, 자외선 등으로부터 태양 전지(150)를 보호할 수 있는 절연 물질로 구성될 수 있다. 제1 및 제2 커버 부재(110, 120)의 구체적인 구조에 대해서는 추후에 상세하게 설명한다.
밀봉재(130)는, 태양 전지부(SP)와 제1 커버 부재(110) 사이에 위치하는 제1 밀봉재(131) 및 태양 전지부(SP)와 제2 커버 부재(120) 사이에 위치하는 제1 및 제2 밀봉재(131, 132)를 포함할 수 있다. 제1 밀봉재(131)와 제2 밀봉재(132)는 수분과 산소의 유입되는 것을 방지하며 태양 전지 패널(100)의 각 요소들을 화학적으로 결합한다. 제1 및 제2 밀봉재(131, 132)는 투광성 및 접착성을 가지는 절연 물질로 구성될 수 있다. 일 예로, 제1 밀봉재(131)와 제2 밀봉재(132)로 에틸렌초산비닐 공중합체 수지(EVA), 폴리비닐부티랄, 규소 수지, 에스테르계 수지, 올레핀계 수지(예를 들어, 폴리올레핀) 등이 사용될 수 있다. 라미네이션 공정 등에 의하여 제2 커버 부재(120), 제2 밀봉재(132), 태양 전지(150) 및 배선부(142, 145)를 포함하는 태양 전지부(SP), 착색 부재(160), 제1 밀봉재(131), 제1 커버 부재(110)가 일체화되어 태양 전지 패널(100)을 구성할 수 있다.
그러나 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다. 따라서, 제1 및 제2 밀봉재(131, 132)가 상술한 설명 이외의 다양한 물질을 포함할 수 있으며 다양한 형태를 가질 수 있다.
본 실시예에서는, 제1 및 제2 커버 부재(110, 120)가, 태양 전지 패널(100)이 일정한 색상, 이미지, 패턴, 느낌, 질감 등의 원하는 외관을 가지도록 하는 그래픽 커버 기판이거나, 태양 전지(150) 또는 이에 연결되는 배선부(142, 145)가 명확하게 인식되는 것을 방지할 수 있는 일정한 구조를 가질 수 있다.
제1 커버 부재(110)는 태양 전지(150)로 입사되는 광을 차단하지 않도록 광이 투과할 수 있는 투광성을 가질 수 있다. 좀더 구체적으로, 제1 커버 부재(110)는, 제1 베이스 부재(112)와, 제1 베이스 부재(112)에 형성되며 산화물 세라믹 조성물로 구성되어 원하는 외관을 형성하는 커버부(114)를 포함할 수 있다. 커버부(114)는 태양 전지 패널(100)이 원하는 외관을 가지도록 하면서 태양 전지(150) 또는 이에 연결되는 배선부(142, 145)가 명확하게 인식되는 것을 방지하는 역할을 할 수 있다.
그리고 제2 커버 부재(120)는 우수한 내화성 및 절연성을 가질 수 있다. 좀더 구체적으로, 제2 커버 부재(120)는, 제2 베이스 부재(122)와, 제2 베이스 부재(122)에 형성되는 커버 부분(124)을 포함할 수 있다. 커버 부분(124)은 태양 전지(150) 또는 이에 연결되는 배선부(142, 145)가 명확하게 인식되는 것을 방지하는 역할을 할 수 있다.
이때, 제1 베이스 부재(112)는 우수한 광 투과도를 가지는(일 예로, 투명한) 물질로 구성될 수 있다. 예를 들어, 제1 베이스 부재(112)는 유리, 수지(일 예로, 폴리카보네이트(polycarbonate) 등) 등으로 구성되는 기판, 필름, 시트 등일 수 있다. 이러한 제1 베이스 부재(112)는 단일층 또는 복수의 층으로 구성될 수 있다. 그리고 제2 베이스 부재(122)은 우수한 내화성, 절연성 등을 가지는 물질 등으로 구성될 수 있다. 제2 베이스 부재(122)는 유리, 수지 등으로 구성되는 기판, 필름, 시트 등일 수 있다.
특히, 제1 및 제2 베이스 부재(112, 122)가 각기 우수한 투명도, 우수한 절연 특성, 안정성, 내구성, 내화성 등을 가지는 유리 기판으로 이루어질 수 있다. 일 예로, 제1 및 제2 베이스 부재(112, 122)가 각기 380nm 내지 1200nm의 파장을 가지는 광에 대한 광 투과도가 80% 이상(일 예로, 85% 이상)인 저철분 유리 기판(일 예로, 저철분 강화 유리 기판)일 수 있다. 이와 같이 철분을 적게 포함하는 저철분 유리 기판을 사용하면, 태양광의 반사를 방지하고 태양광의 투과율을 높일 수 있다. 그리고 저철분 강화 유리 기판을 사용하면 외부의 충격 등으로부터 태양 전지(150)를 효과적으로 보호할 수 있다.
이때, 태양 전지 패널(100)이 건물(1)의 외장재로 사용될 경우에는, 풍압, 우박, 적설 하중과 같은 외부 충격에도 견딜 수 있도록 제1 또는 제2 커버 부재(110, 120) 또는 태양 전지 패널(100)이 충분한 강도를 가져야 한다. 이를 위하여, 제1 또는 제2 커버 부재(110, 120) 또는 제1 또는 제2 베이스 부재(112, 122)는 2400Nm2의 힘을 가했을 때 힘을 받는 방향으로 발생하는 휨(deflection)이 5mm 이하일 수 있다. 상술한 휨이 5mm를 초과하여 발생하면, 풍압, 우박 적설 하중과 같은 외부 충격에 대한 내구성이 충분하지 않아 건물(1)의 외장재로 사용하기 어려울 수 있다.
일 예로, 제1 또는 제2 베이스 부재(112, 122)는 2.8mm 이상, 예를 들어, 2.8mm 내지 12mm(좀더 구체적으로, 2.8mm 내지 8mm)의 두께를 가질 수 있으며, 0.04 내지 10m2의 면적을 가질 수 있다. 제1 또는 제2 베이스 부재(112, 122)의 두께가 2.8mm 미만이면, 태양 전지 패널(100)이 외부 충격을 견디기 어렵거나 건물(1)에 적용되기에 충분한 내구성을 가지기 어려울 수 있다. 제1 또는 제2 베이스 부재(112, 122)의 두께가 12mm를 초과하면, 태양 전지 패널(100)의 무게가 증가하여 건물(1)에 적용되기 어려울 수 있다. 상술한 제1 또는 제2 베이스 부재(112, 122)의 면적은 태양 전지 패널(100)의 구조적 안정성, 생산성 등을 고려하여 한정된 것이다.
그러나 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며 제1 또는 제2 베이스 부재(112, 122)의 휨의 값, 두께, 면적 등은 다양한 값을 가질 수 있다.
본 실시예에서 제1 베이스 부재(112)에 커버부(114)가 형성될 수 있다. 여기서, 커버부(114)라 함은 태양 전지 패널(100)이 원하는 색상, 이미지, 패턴, 느낌, 질감 등을 가지도록 하거나 도형, 글자 등을 표현하도록 형성된 부분이다. 커버부(114)가 백색, 회색, 검은색 등의 무채색, 또는 빨간색, 노란색, 초록색, 파란색 등과 같은 유채색을 가져 일정한 색상을 가질 수 있다. 또는, 커버부(114)가, 투명 또는 반투명 특성을 나타내거나, 무광택 또는 유광택 특성을 나타내거나, 유리 기판 등으로 구성된 제1 베이스 부재(112)과 다른 질감을 가져 눈부심을 방지할 수 있다. 이러한 커버부(114)는 태양 전지(150), 또는 이에 연결되는 배선부(142, 145) 등이 외부에서 명확하게 인식되는 것을 방지하는 역할도 할 수 있다. 제2 베이스 부재(122) 위에 커버 부분(124)이 형성될 수 있다. 커버 부분(124)은 태양 전지(150), 또는 이에 연결되는 배선부(142, 145) 등이 외부에서 명확하게 인식되는 것을 방지할 수 있는 색상을 가질 수 있다.
본 실시예에서 커버부(114) 및/또는 커버 부분(124)이 산화물 세라믹 조성물로 구성될 수 있다. 일 예로, 커버부(114)가 제1 베이스 부재(112)의 일면에서 두께 방향에서의 일부분에 대응하도록 형성되고 커버 부분(124)이 제2 베이스 부재(122)의 일면에 두께 방향에서의 일부분에 대응하도록 형성될 수 있다.
좀더 구체적으로, 본 실시예에서 제1 커버 부재(110)는, 강화 또는 반강화 유리 기판으로 구성된 제1 베이스 부재(112)와, 강화 또는 반강화 유리 기판 내부에 세라믹 프릿(1144) 등을 포함하여 강화 또는 반강화 유리 기판의 일부를 구성하는 일체화된 부분으로 구성되는 커버부(114)를 포함할 수 있다. 즉, 커버부(114)는 제1 베이스 부재(112)를 구성하는 강화 또는 반강화 유리 기판의 일부로 구성되되 제1 베이스 부재(112)와 다른 물질(일 예로, 비정질 상태의 유리 구조를 가지는 세라믹 산화물 조성물)을 포함하는 부분일 수 있다. 이러한 커버부(114)는, 제1 베이스 부재(112)를 구성하는 유리 기판을 강화 또는 반강화하는 공정에서 세라믹 프릿(도 8d의 참조부호 1144, 이하 동일), 색소(도 8d의 참조부호 1142, 이하 동일) 등이 제1 베이스 부재(112)의 내부로 확산 및 침투하여 유리 기판의 물질과 혼합되어 형성될 수 있다. 이에 의하면, 커버부(114)가 제1 베이스 부재(112)과 일체화되어 형성되어 물리적 내구성 및 화학적 내구성이 우수할 수 있다. 커버부(114)는 세라믹 프릿(1144), 색소(1142), 수지(도 8d의 참조부호 1146, 이하 동일) 등을 포함하는 커버층(도 8의 참조부호 1140, 이하 동일)에 의하여 형성될 수 있는데, 커버층(1140) 및 이에 포함되는 세라믹 프릿(1144), 색소(1142), 수지(1146)에 대해서는 추후에 제조 방법에서 좀더 상세하게 설명한다.
좀더 구체적으로, 커버부(114)를 구성하는 산화물 세라믹 조성물이 비정질 상태의 유리 구조를 가질 수 있다. 예를 들어, 커버부(114)가 유리질 산화물 세라믹 조성물(glassy oxide ceramic composition)로 구성될 수 있다. 이러한 커버부(114)는, 세라믹 프릿(1144) 및/또는 색소(1142)에 포함된 복수의 금속과 비금속(일 예로, 산소)를 포함하는 금속 화합물(일 예로, 금속 산화물)을 복수로 포함하여 형성되어, 복수의 금속과 산소를 포함하는 불규칙 망목 구조를 가지는 산소 다면체, 유리 구조, 불규칙 망목 구조 등을 가질 수 있다. 커버부(114)가 산화물 세라믹 조성물 형태로 구비되었는지 여부는 광전자 분석(X-ray photoelectron spectroscopy, XPS) 등에 의하여 판별할 수 있다.
이와 같이 비정질 상태의 유리 구조를 가지는 산화물 세라믹 조성물은 일반적인 산화물 세라믹을 형성하는 온도보다 낮은 온도에서 열처리되어 형성되어 비정질 상태의 유리 구조를 가질 수 있다. 즉, 비정질 상태의 유리 구조를 가지는 산화물 세라믹 조성물은 결정질 부분을 포함하지 않거나 부분적으로만 포함할 수 있다. 여기서, 비정질 상태의 유리 구조를 가지는 산화물 세라믹 조성물에는, 비정질 부분이 결정질 부분과 같거나 그보다 많이 포함될 수 있고, 특히, 비정질 부분이 결정질 부분보다 많이 포함될 수 있다. 일 예로, 비정질 상태의 유리 구조를 가지는 산화물 세라믹 조성물은 결정화도가 50% 이하(좀더 구체적으로, 50% 미만, 일 예로, 20% 이하)일 수 있다. 참조로, 기존에 사용하던 일반적인 산화물 세라믹이라 함은 이온 결합, 공유 결합, 또는 이들의 결합이 혼재된 산화물로서 고온 및 고압에서 생성된 무기질 비금속 재료를 의미한다. 이러한 산화물 세라믹은 850℃ 이상(예를 들어, 1400℃ 부근)의 높은 온도, 그리고 높은 압력 하에서 열처리되어 대부분이 결정화된 상태를 가진다.
이러한 커버부(114)는 세라믹 프릿(1144)을 기본 물질(일 예로, 가장 많이 포함된 물질, 50 중량부 이상으로 포함된 물질)로 포함할 수 있다. 그리고 커버부(114)는, 필요에 따라 첨가된 색소(1142), 첨가제 등을 더 포함할 수 있다. 그리고 유리 강화 단계(S30)에서의 열처리 시 커버층(1140)에 포함된 수지(1146)가 휘발될 수 있으므로 커버부(114)는 수지(1146)를 포함하지 않거나 포함하지 않을 수 있다. 커버부(114)에 색소(1142)가 포함되는 경우에도 커버부(114)의 세라믹 프릿(1144)과 색소(1142)의 구별이 명확하지 않을 수 있다. 예를 들어, 색소(1142)로 포함된 물질의 금속이 세라믹 프릿(1144)을 구성하는 산소 다면체, 유리 구조, 불규칙 망목 구조 등의 금속으로 포함된 형태로 존재할 수 있다. 이와 같이 커버부(114)에 포함된 세라믹 프릿(1144) 등은 다양한 성분 분석 방법(예를 들어, 주사전자현미경-에너지 분산형 분광 분석법(SEM-EDX) 등)에 의하여 판별될 수 있다.
본 실시예에 따른 제1 커버 부재(110)는 커버부(114)에 의하여 원하는 외관을 구현할 수 있다. 예를 들어, 커버부(114)의 색상, 물질, 면적 비율, 두께 등, 또는 커버부(114)에 포함되는 세라믹 프릿(1144), 색소(1142) 등의 물질, 크기, 농도, 밀집도 등을 조절하여 제1 커버 부재(110)의 외관 및 투과율을 조절할 수 있다. 본 실시예에서는 커버부(114)는 제1 베이스 부재(112)보다는 낮지만 일정한 광 투과도를 가져 태양광의 일부를 투과시킬 수 있다. 그러면, 커버부(114)를 통하여서도 태양광이 투과될 수 있어, 커버부(114)에 의한 광 손실을 방지 또는 최소화할 수 있다. 일 예로, 커버부(114) 또는 이를 구비하는 제1 커버 부재(110)가 380nm 내지 1200nm의 파장을 가지는 광에 대한 광 투과도가 10% 이상(일 예로, 10% 내지 95%, 좀더 구체적으로, 20% 내지 95%)일 수 있다. 그러나 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다. 따라서 커버부(114)의 색상, 물질, 형성 면적 등에 따라 광 투과도가 다양한 값을 가질 수 있다.
또한, 본 실시예에 따른 커버부(114)는 산화물 세라믹 조성물(특히, 비정질 상태의 유리 구조를 가지는 산화물 세라믹 조성물)로 구성되어 파장에 따른 특정한 광 투과도 형태, 표면 거칠기 등을 가져 커버부(114)에 의하여 광 투과도가 다소 낮아지더라도 태양 전지 패널(100)의 출력이 저하되는 것을 방지 또는 최소화할 수 있다. 이를 도 1 내지 도 4와 함께 도 5를 참조하여 상세하게 설명한다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 태양 전지 패널(100)에 포함되는 커버부(114)의 파장에 따른 광 투과도를 색상에 따라 도시한 그래프이다.
도 5에 도시한 바와 같이, 본 실시예에서 비정질 상태의 유리 구조를 가지는 산화물 세라믹 조성물로 구성된 커버부(114)에서는, 적외선 영역의 광에 대한 평균 광 투과도인 제1 투과도가 가시광선 영역의 광에 대한 평균 광 투과도인 제2 투과도와 같거나 그보다 더 크다. 특히, 비정질 상태의 유리 구조를 가지는 산화물 세라믹 조성물로 구성된 커버부(114)는, 제1 투과도가 제2 투과도보다 클 수 있다. 그리고 비정질 상태의 유리 구조를 산화물 세라믹 조성물로 구성된 커버부(114)는, 적외선 영역 및 가시광선 영역의 광 각각에 대한 평균 광 투과도인 제1 및 제2 투과도보다 자외선 영역의 광에 대한 평균 광 투과도인 제3 투과도가 더 작을 수 있다. 여기서, 자외선 영역의 광은 100nm 내지 380nm의 파장을 가지는 광, 가시광선 영역의 광은 380nm 내지 760nm의 파장을 가지는 광, 적외선 영역의 광은 760nm 내지 1200nm의 파장을 가지는 광으로 정의될 수 있다. 그리고 평균 광 투과도는 제1 베이스 부재(112)의 광 투과도를 반영하지 않도록 정규화된 광 투과도(normalized transmittance)의 평균으로 정의될 수 있다.
도 5에 도시한 바와 같이 색상에 따라 차이가 있으나 제1 투과도가 제2 투과도와 같거나 그보다 큰 경향성은 그대로 유지하는 것을 알 수 있다. 이러한 경향성은 유리 강화 단계(S30)에서의 열처리 온도, 냉각 속도 등에 의하여 구현될 수 있다.
상술한 바와 같이 제1 투과도가 제2 투과도와 같거나 그보다 크면, 커버부(114)가 구비되어도 제1 커버 부재(110)를 통과하여 태양 전지(150)에 도달하는 광 중에서 적외선 영역의 광의 양이 가시광선 영역의 광의 양과 같거나 그보다 클 수 있다. 이에 따라 커버부(114)에 의하여 광 투과도가 다소 저하되는 경우에도 적외선 영역의 광이 태양 전지(150)에 많이 도달하여 이를 효과적으로 사용할 수 있다. 이에 따라 커버부(114)에 의하여 광 투과도가 다소 저하되어도 태양 전지(150)의 광전 변환 효율 또는 태양 전지 패널(100)의 출력이 저하되는 것이 방지 또는 최소화될 수 있다.
그리고 상술한 바와 같이 제1 및 제2 투과도가 각기 제3 투과도보다 클 수 있다. 이는 커버부(114)가 세라믹 프릿(1144), 색소(1142), 첨가제 등을 포함하여 유리 기판으로 구성된 제1 베이스 부재(112)보다 높은 굴절률을 가지며 물질에 따라 유리 기판으로 구성된 제1 베이스 부재(112)보다 높은 흡광 계수를 가지기 때문이다. 자외선 영역의 광은 태양 전지(150)의 광전 변환 효율, 그리고 태양 전지 패널(100)의 출력에 기여하는 바가 크지 않고, 높은 광자 에너지(photon energy)를 가져 태양 전지(150), 밀봉재(130) 등의 변형, 특성 변화 등을 일으킬 수 있다. 본 실시예에서는 커버부(114)가 자외선 영역의 광을 산란, 차단, 또는 흡수하여, 자외선 영역의 광의 광 투과도를 낮추는 역할을 한다. 이에 따라 태양 전지(150)의 광전 변환 효율, 태양 전지 패널(100)의 출력에는 큰 영향을 미치지 않으면서 자외선에 의하여 발생할 수 있는 태양 전지(150), 밀봉재(130) 등의 변형, 특성 변화 등을 최소화할 수 있다.
예를 들어, 본 실시예에서 커버부(114)는, 제1 투과도가 제2 투과도보다 2% 이상 더 클 수 있다. 또는, 제1 투과도와 제2 투과도 사이의 제1 차이가 제2 투과도와 제3 투과도 사이의 제2 차이보다 클 수 있다. 이러한 경우에 태양 전지 패널(100)에서 적외선 영역의 광을 좀더 효과적으로 사용할 수 있다. 상술한 광 투과도는 다양한 방법에 의하여 측정될 수 있는데, 수직광의 투과도(정상 투과도)(normal transmittance)와 산란광의 투과도(확산 투과도)(diffused transmittance)를 모두 측정할 수 있는 방법으로 측정될 수 있다. 예를 들어, ISO 9050:2003, BS EN 14500:2008 등과 같은 표준 측정 방법에 의하여 광 투과도를 측정할 수 있다.
적외선 영역의 광에서 단결정 실리콘을 기반으로 하는 태양 전지(150)의 스펙트럼 응답(즉, 광의 특정 파장에서 생성되는 단락 전류 밀도(Isc) 또는 출력) 및 양자 효율이 높다. 본 실시예에서는 높은 스펙트럼 응답 및 양자 효율을 가지는 적외선 영역에서의 광의 평균 광 투과도를 향상하여, 특정한 색상, 느낌, 질감 등을 구현하는 커버부(114)에 의하여 광 투과도가 다소 저하되는 경우에도 적외선 영역의 광을 효과적으로 사용할 수 있다. 이에 의하여 커버부(114)가 형성되어도 태양 전지(150)의 광전 변환 효율 또는 태양 전지 패널(100)의 출력이 높은 값을 유지할 수 있다. 자외선 영역의 광은 스펙트럼 응답 및 양자 효율이 매우 낮은 값을 가지므로 커버부(114)의 제3 투과도가 낮아도 이에 따른 태양 전지(150)의 광전 변환 효율 또는 태양 전지 패널(100)의 출력에는 큰 영향을 미치지 않는다.
본 실시예에서 커버부(114)가 기포(114V)를 구비하지 않을 수도 있고, 커버부(114)가 기포(114V)를 구비하여 다공성을 가질 수도 있다. 커버부(114)를 형성하기 위한 열처리 공정(일 예로, 유리 강화 단계(S30))에서 세라믹 물질층 또는 커버층(1140)에 구비된 수지(1146) 또는 첨가제가 휘발하여 해당 부분에 기포(114V)가 잔류할 수 있다. 커버부(114)의 내부에 기포(114V)가 존재하는 경우에는 태양 전지 패널(100)로 입사되는 광이 기포(114V)에서 분산되어 넓게 확산될 수 있다. 좀더 구체적으로, 커버부(114)가 기포(114V)를 구비하면 정상 투과(diffused transmittance)와 확산 투과(diffused transmittance)가 함께 일어나서 반구형 투과(hemispherical transmittance)가 일어난다. 이에 따라, 커버부(114)의 기포(114V)가 태양 전지 패널(100)의 내부로 입사되는 반구형 투과 형태를 가지도록 광을 산란시킬 수 있다. 그러면, 태양 전지(150) 사이의 영역으로 향하여 소실될 수 있는 광의 일부를 태양 전지(150)로 향하게 하여 사용하거나, 커버부(114)와 베이스 부재(112)의 계면에 의한 재사용할 수 있다. 따라서 커버부(114)가 구비되는 경우에도 광전 변환에 사용되는 광의 양을 최대화하여 태양 전지(150)의 광전 변환 효율 및 태양 전지 패널(100)의 출력을 높게 유지할 수 있다. 일 예로, 커버부(114)는 태양 전지(150)의 사이 영역에 대응하는 부분에 적어도 일부가 위치할 수 있다. 그리고 커버부(114)의 기포(114V)가 태양 전지 패널(100)의 외부 쪽으로 반구형 투과 형태를 가지도록 광을 산란시켜 눈부심 방지(anti-glare) 특성을 향상할 수 있다. 일 예로, 0.1um 이상의 크기를 가지는 기포(114V)가 구비될 수 있다. 이러한 기포(114V)의 크기에서 기포(114V)에 의한 효과를 최대화할 수 있다.
커버부(114)를 구성하는 세라믹 물질층 또는 커버층(1140)을 구성하는 물질의 입자들이 작은 입경을 가지면 제조 공정을 단순화하고 제조 비용을 절감할 수 있다. 이를 위하여 세라믹 물질층 또는 커버층(1140)이 특정한 첨가제를 구비하지 않을 수 있는데, 이 경우에 커버부(114)에 기포(114V)가 구비되지 않을 수 있다.
기포(114V)의 크기, 면적 비율, 존재 여부 등은 세라믹 물질층, 커버층(1140), 또는 커버부(114)(또는, 이들에 포함된 색소(1142), 세라믹 프릿(1144), 수지(1146), 첨가제 등)의 물질, 세라믹 물질층, 커버층(1140), 또는 커버부(114)의 제조 방법, 공정 조건 등에 달라질 수 있다.
본 실시예에서 커버부(114)가 형성된 부분에서 제1 베이스 부재(112)와 커버부(114)의 경계 부분(즉, 커버부(114)의 계면)의 표면 거칠기가 커버부(114)가 형성되지 않은 제1 베이스 부재(112)의 다른 부분의 표면 거칠기보다 클 수 있다. 즉, 도 3의 확대원에서 도시한 바와 같이, 제1 커버 부재(110)에서 커버부(114)와 제1 베이스 부재(112)의 일면이 구성하는 경계 부분의 표면 거칠기가 제1 베이스 부재(112)의 타면 또는 측면의 표면 거칠기보다 클 수 있다. 이는 커버부(114)가 형성될 때 세라믹 프릿(1144), 색소(1142) 등이 제1 베이스 부재(112)의 내부로 혼입되거나 그 외 상평형을 위하여 물질 등이 이동하면서 제1 베이스 부재(112)와의 계면 부분에서 표면 거칠기가 상대적으로 커질 수 있기 때문이다.
일 예로, 도 3에서는 커버부(114)가 형성되지 않은 타면에 광 확산부(LD)가 위치하는 것을 도시하였다. 광 확산부(LD)는 광을 확산시켜 태양 전지(150) 등의 인식을 최대한 방지하고 커버부(114)에 의한 색상 등의 통일성을 개선할 수 있다. 일 예로, 광 확산부(LD)가 밀봉재(130)에 접하여 형성되면 밀봉재(130)와의 접착 면적의 증가시켜 접착력을 향상하는 역할을 할 수 있다. 예를 들어, 광 확산부(LD)가 10 내지 500um의 크기를 가질 수 있으며, 라운드진 형상(일 예로, 구형의 일부에 대응하는 형상), 각진 형상, 피라미드 형상 등 다양한 형상을 가질 수 있다. 상술한 광 확산부(LD)는 양각 형상으로 돌출된 형상을 가질 수 있고, 음각 형상으로 오목한 형상을 가질 수도 있다.
이때, 광 확산부(LD)의 크기가 커버부(114)가 형성된 경계 부분의 표면 거칠기와 같거나 그보다 클 수 있다(일 예로, 클 수 있다). 여기서, 광 확산부(LD)의 크기라 함은 광 확산부(LD)의 최상단과 최하단 사이의 거리를 의미할 수 있다. 이에 의하여 광 확산부(LD)에 의한 확산 효과를 향상할 수 있다. 그리고 커버부(114)가 형성된 경계 부분의 표면 거칠기가 광 확산부(LD)의 표면 거칠기와 같거나 그보다 클 수 있다(일 예로, 클 수 있다). 여기서 광 확산부(LD)의 표면 거칠기는 광 확산부(LD)의 형상을 구성하는 외부 표면에서의 표면 거칠기를 의미할 수 있다. 이는 광 확산부(LD)는 일정한 형상을 가지도록 특정한 가공 공정을 거쳐서 형성된 것이기 때문에 광 확산부(LD)의 외부 표면이 상대적으로 작은 표면 거칠기를 가지기 때문이다.
그리고 도 3 등에서는 커버부(114)의 외부 표면을 편평하게 도시하였으나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다. 커버부(114)과 제1 베이스 부재(112)의 경계 부분의 요철, 굴곡부 등에 대응하도록 커버부(114)의 외부 표면이 요철, 굴곡부 등을 구비할 수 있고, 커버부(114)의 외부 표면이 커버부(114)과 제1 베이스 부재(112)의 경계 부분의 표면 거칠기와 동일 또는 유사한 표면 거칠기를 가져 제1 베이스 부재(112)의 다른 부분의 표면 거칠기보다 클 수 있다.
이와 같은 커버부(114)의 계면에서의 높은 표면 거칠기에 의하여 커버부(114)가 광의 산란을 효과적으로 유도할 수 있다. 특히, 태양 전지들(150) 사이에 대응하는 부분(즉, 비유효 영역(NA))에 커버부(114)가 위치하면, 커버부(114)에서의 산란에 의한 광이 태양 전지(150)로 향하여 광전 변환에 사용될 수 있다. 이에 따라 태양 전지(150)의 광전 변환 효율 및 태양 전지 패널(100)의 출력을 높게 유지할 수 있다.
상술한 커버부(114)는 제1 베이스 부재(112) 또는 밀봉재(130)보다 큰 굴절률(일 예로, 1.48 이상의 굴절률)을 가질 수 있다. 그리고 커버부(114)는 20um 이하의 두께를 가질 수 있고, 1um 이상의 두께를 가질 수 있다. 커버부(114)의 제조 공정에 따라 커버부(114)의 두께가 달라질 수 있다. 커버부(114)의 두께가 20um를 초과하면, 광 투과도가 전체적으로 저하될 수 있으며 커버부(114)의 박리, 균열 등의 현상이 발생할 수 있다. 또한, 커버부(114)가 유리 강화 단계(S30)에서 인장 응력(tensile stress)를 완화하는 역할을 할 수 있어 커버층(1140) 또는 커버부(114)의 두께가 커지면 제1 베이스 부재(112)의 강화가 원하는 대로 이루어지지 않도록 할 수 있다. 커버부(114)의 두께가 1um 미만이면, 원하는 외관을 구현하는데 어려움이 있을 수 있고 색소(1142)를 포함하는 경우에 색소(1142)의 밀집도가 저하되어 원하는 색상을 나타내기 어려울 수 있다. 일 예로, 커버부(114)에 의한 효과를 충분하게 구현할 수 있도록 커버부(114)의 두께가 4um 이상일 수 있고, 커버부(114)의 제조 공정을 단순화하고 재료 비용을 절감하기 위하여 커버부(114)의 두께가 10um 이하일 수 있다. 그러나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다. 또한, 색상에 따라 커버부(114)의 두께를 조절할 수 있는데, 일 예로, 커버부(114)가 상대적으로 낮은 광 투과도를 가지는 백색을 가지는 경우에는 다른 색상의 커버부(114)보다 작은 두께를 가질 수 있다.
반면, 종래에 제1 커버 부재(110)에 형성되는 층은 적외선 영역의 광의 광 투과도가 낮아 태양 전지에 도달하는 광에서 가시광선 영역의 광보다 적외선 영역의 광의 양이 적어 적외선 영역의 광을 효과적으로 이용하는데 어려움이 있었다. 예를 들어, 반사를 방지하기 위한 반사 방지층은 태양광의 세기가 가장 강한 600nm 정도의 단파장을 가지는 광의 반사를 방지할 수 있도록 해당 파장에서 가장 큰 광 투과도를 가진다. 종래에 제1 커버 부재(110)에 구비되는 층(일 예로, 반사 방지층)이 커버부(114)와 동일 또는 유사한 물질로 구성되는 경우에도 세라믹 형태를 구비하지 않는 경우에는 가시광선 영역의 광에 대한 평균 광 투과도보다 적외선 영역의 광에 대한 평균 광 투과도가 작다. 그리고 반사 방지층은 제1 베이스 부재(112) 및 밀봉재(130)보다 작은 1.3 정도의 굴절률을 가지고 500nm 이하(일 예로, 200nm 내외)의 두께를 가진다. 이에 따라 본 실시예의 커버 형성층(114)과는 특성이 다르며 적외선 영역의 광을 효과적으로 이용하기에는 어려움이 있다. 또한, 대부분의 경우에 제1 커버 부재(110)에 구비되는 층(일 예로, 반사 방지층)의 형성이 제1 커버 부재(112) 위에 적층되는 것에 의하여 이루어지므로, 제1 커버 부재(110)에 구비되는 층(일 예로, 반사 방지층)의 계면에서의 표면 거칠기가 다른 부분과 차이를 가지지 않는다.
도 4에서는 제1 커버 부재(110)에서 커버 영역(CA)의 일부에만 커버부(114)가 구비되며, 일정 거리만큼 이격된 거리에서 보면 커버 영역(CA)의 전체에 걸쳐 커버부(114)에 의한 동일한 외관을 가진다고 인식될 수 있다. 여기서, 커버 영역(CA)이라 함은 일정한 색상, 이미지, 패턴, 느낌, 질감 등을 구현할 수 있도록 동일한 색상, 이미지, 패턴, 느낌, 질감 등을 가진다고 인식되는 영역을 의미한다. 좀더 구체적으로, 도 4의 (a)에 도시한 같이 제1 베이스 부재(112)의 전체 영역에 일정한 형상의 커버부(114)가 일정 간격으로 위치하여, 도 4의 (b)에 도시한 바와 같이 일정한 거리만큼 떨어져서 보면 커버부(114)가 위치한 제1 베이스 부재(112) 또는 커버 영역(CA)이 전체적으로 하나의 색으로 인식될 수 있다.
좀더 구체적으로, 복수의 커버부(114)가 일정한 거리를 가지면서 서로 이격되면서 일정 면적 비율 이상 형성되면, 일정 거리에서 보는 경우에 광 투과부(LTA)를 사이에 둔 복수의 커버부(114)가 하나로 인식될 수 있다. 즉, 복수의 커버부(114)에 의하여 복수의 커버부(114)가 위치한 커버 영역(CA)이 하나의 색으로 인식되면서도 복수의 커버부(114) 사이에 위치한 높은 광 투과도의 제1 베이스 부재(112)로 구성된 광 투과부(LTA)를 통하여 태양광은 큰 손실 없이 제1 커버 부재(110)를 통과하여 태양 전지(150)에 전달될 수 있다.
상술한 구조에서는 커버부(114)가 제1 또는 제2 커버 부재(110, 120)의 일부에만 형성된 것을 예시하였다. 커버부(114)의 크기, 커버 영역(CA)의 총 면적에 대한 커버부(114)의 총 면적의 비율, 커버부(114)의 간격 등은 일정 거리(일 예로, 1m)를 두고 복수의 커버부(114)를 바라보면 하나의 색으로 인식될 수 있는 다양한 값을 가질 수 있다. 커버 영역(CA)을 구성하는 커버부(114)는 원형, 타원형, 다각형(삼각형, 사각형 등), 스트라이프 형상, 체크 무늬 형상, 불규칙한 형상, 또는 이들의 조합으로 구성되는 다양한 형상을 가질 수 있다.
본 실시예에서는 태양 전지 패널(100)을 일정 거리 이상(일 예로, 1m 이상)에서 떨어져서 육안으로 볼 경우에 제1 커버 부재(110)에 의하여 태양 전지 패널(100)이 일정한 색상, 이미지, 패턴, 느낌, 질감 등을 전체적으로 균일하게 가질 수 있다. 일 예로, 건물(도 1의 참조부호 1, 이하 동일)의 외관을 조망하기에 충분한 거리에서 태양 전지 패널(100)을 본 경우에 건물(1)의 외관을 향상하면서도 출력은 크게 줄지 않도록 할 수 있다.
그러나 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며 커버부(114)가 제1 커버 부재(110)의 전체 영역에서 하나의 색을 가지면서 형성될 수도 있다. 그리고 커버부(114)가 두 개 이상의 색상을 가지는 부분을 포함할 수 있다. 그 외에 다양한 변형이 가능하다.
본 실시예에서는 제2 커버 부재(120)가 커버 부분(124)을 구비하여 착색된 유리 기판으로 구성될 수 있다. 본 실시예에서 커버 부분(124)은 태양 전지(150), 배선부(142, 145) 등이 외부에서 인식되지 않도록 일정한 색상을 나타내는 부분일 수 있다. 커버부(114)와 달리, 건물 일체형 구조를 가지는 태양 전지 패널(100)의 후면에 위치하여 커버 부분(124)은 광의 확산, 산란 등이 요구되지 않으므로 특정한 색상을 가질 수 있다.
제2 커버 부재(120) 또는 커버 부분(124)은, 국제조명위원회(CIE) Lab (즉, CIE L*a*b*) 색좌표, D65 표준 광원(정오 태양광원)에서 태양 전지(150)(특히, 태양 전지(150)의 반사 방지층(152))와 제2 커버 부재(120)의 색차(△E*ab) 수준이 11 이하가 되도록 하는 색상을 가질 수 있다. 상술한 색차(△E*ab) 수준이 11 이하가 되면, 태양 전지(150), 배선부(142, 145) 등이 일정 거리 이상에서는 외부에서 인식되지 않도록 할 수 있다. 여기서, 국제조명위원회(CIE) Lab (즉, CIE L*a*b*) 색좌표, D65 표준 광원에서 휘도(L*)가 50 이하로 상대적으로 어두운 색상을 가질 수 있다. 그러면, 태양 전지(150), 배선부(142, 145) 등이 외부에서 효과적으로 인식되지 않도록 할 수 있다. 그러나 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며, 국제조명위원회(CIE) Lab (즉, CIE L*a*b*) 색좌표, D65 표준 광원에서 휘도(L*)가 50를 초과하여 상대적으로 밝은 색상을 가질 수 있다.
이때, 커버 부분(124)의 색상은 커버부(114)의 색상과 동일할 수도 있고 다를 수도 있다. 특히, 커버 부분(124)은 투명, 반투명 등으로는 형성되지 않을 수 있고, 흰색을 제외한 무채색, 불투명한 색상, 또는 태양 전지(150)와 동일한 계열의 색을 가질 수 있다. 예를 들어, 커버 부분(124)이 검은색, 회색, 푸른색, 녹색, 갈색, 태양 전지(150)(특히, 태양 전지(150)의 반사 방지층(152))와 동일한 계열의 색, 또는 이들을 혼합한 색을 가질 수 있다. 흰색은 명도가 높은 색이므로 이를 이용하여 커버 부분(124)을 형성하기 힘들 수 있다. 일 예로, 커버 부분(124)이 태양 전지(150)와 동일한 계열의 색으로 형성되면 색상의 통일성을 가져 태양 전지 패널(100)이 전체적으로 색상의 통일성을 가지므로 심미성을 좀더 향상할 수 있다. 그러나 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다. 상술한 색 이외의 색이라도 커버부(114)보다 낮은 명도 또는 베이스 부재(112) 및/또는 베이스 부분(122)보다 낮은 광 투과도를 가지는 색이라면 다양한 색을 사용할 수 있다.
이와 같이 제2 커버 부재(120)가 일정한 색상을 가져 태양 전지(150) 등이 인식되는 것을 방지하면 밀봉재(130)의 색상을 변화시키지 않아도 된다. 밀봉재(130)에 색상을 변화시키기 위한 색소(예를 들어, 카본 블랙) 등을 포함시키면 원하지 않게 밀봉재(130)의 절연 특성 등이 저하되는 등의 문제가 발생할 수 있다. 그러나 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며 밀봉재(130)의 적어도 일부에 색소 등이 구비되는 등 다양한 변형이 가능하다.
일 예로, 본 실시예에서 커버 부분(124)은 산화물 세라믹 조성물로 구성될 수 있다. 그러면 동일 또는 유사한 제조 공정에 의하여 제1 및 제2 커버 부재(110, 120)를 형성할 수 있어 제조 공정을 단순화할 수 있다. 이 경우에 커버 부분(124)를 구성하는 산화물 세라믹 조성물 및 제2 커버 부재(120)에 대해서는, 앞서 설명한 커버부(114)를 구성하는 산화물 세라믹 조성물 및 제1 커버 부재(110) 에 대한 설명이 그대로 적용될 수 있다.
그러나 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며 커버 부분(124)이 산화물 세라믹 조성물 이외의 다른 물질로 구성될 수 있다. 예를 들어, 제2 커버 부재(120)가, 제2 베이스 부재(122)와, 제2 베이스 부재(122) 위에 형성되며 복수의 커버층으로 구성된 커버 부분(124)을 포함할 수 있다. 복수의 커버층은 특정한 색상을 구현할 수 있는 개수로 형성되며 각 커버층은 유전 물질, 절연 물질, 반도체 물질 등과 같은 다양한 물질로 구성될 수 있다.
예를 들어, 본 실시예에서 커버 부분(124)은, 태양 전지(150)의 반사 방지층(152)과 동일 또는 유사한 색을 구현할 수 있다. 일 예로, 커버 부분(124)이, 태양 전지(150)의 광전 변환부를 구성하는 실리콘을 포함하는 실리콘층과, 실리콘층 위에 위치하며 반사 방지층(152)과 동일한 물질 및 적층 구조를 가지는 유전층 또는 절연층을 포함할 수 있다. 그러면, 커버 부분(124)이 태양 전지(150)와 동일한 동일 또는 유사한 색을 가질 수 있어 태양 전지(150)와 동일 또는 유사한 색을 구현할 수 있다. 이에 의하여 간단한 구조에 의하여 태양 전지(150), 배선부(142, 145) 등이 인식되는 것을 효과적으로 방지할 수 있다.
다른 예로, 커버 부분(124)이 각기 금속 화합물(일 예로, 금속 산화물 또는 금속 질화 산화물)로 구성되는 복수의 커버층을 포함할 수 있다. 예를 들어, 복수의 커버층이 실리콘, 티타늄, 알루미늄, 지르코늄, 아연, 안티몬, 구리를 포함하는 산화물 또는 질화 산화물로 구성되는 절연층을 복수로 적층한 구조를 가질 수 있다. 그리고 복수의 커버층이 산화물 또는 질화 산화물로 구성될 경우에 커버 부분(124)은 복수의 커버층의 내부 또는 외부에 실리콘 질화물을 포함하는 층 및/또는 실리콘 탄화 질화물을 포함하는 층을 더 구비하여, 자외선, 수분 등에 의한 문제를 방지할 수 있다.
예를 들어, 커버 부분(124)이 실리콘 산화물로 구성된 제1 커버층, 그 위에 위치하며 실리콘 질화물로 구성된 제2 커버층, 그리고 그 위에 위치하며 실리콘 탄화 질화물로 구성된 제3 커버층을 포함하면, 커버 부분(124)이 청색을 가질 수 있다. 또는, 커버 부분(124)이 지르코늄 산화물로 구성된 제1 커버층, 그 위에 위치하며 실리콘 산화물로 구성된 제2 커버층, 그 위에 위치하며 지르코늄 산화물로 구성된 제3 커버층, 그리고 그 위에 위치하며 실리콘 산화물을 포함하는 제4 커버층을 포함하면, 커버 부분(124)이 초록색을 가질 수 있다.
본 실시예에 의하면, 증착 등에 의한 간단한 제조 공정에 의하여 커버 부분(124)을 형성할 수 있어 원하는 색상을 구비한 제2 커버 부재(120)를 제조할 수 있다. 커버 부분(124)은 제2 커버 부재(120)의 내면 및/또는 외면에 위치할 수 있다.
일 예로, 커버 부분(124)은, 유효 영역(AA) 및 비유효 영역(NA)에 대응하도록 전체적으로 형성될 수도 있고, 비유효 영역(NA)에 대응하는 부분에서만 형성되고 유효 영역(AA)에는 형성되지 않을 수 있다. 유효 영역(AA)에 커버 부분(124)이 형성되지 않으면 커버 부분(124)의 형성을 위한 비용이 절감될 수 있다.
상술한 설명에서는 제2 커버 부재(120)가 유리 기판으로 구성된 제2 베이스 부재(122)와 커버 부분(124)을 구비한 것을 예시하였으나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 커버 부분(124)이 금속막(일 예로, 검은색을 가지도록 코팅된 은(Ag), 또는 알루미늄)으로 이루어져, 유리 기판으로 구성된 제2 베이스 부재(122)에 증착될 수 있다. 또는 제2 커버 부재(120)가 제2 베이스 부재(122)와 커버 부분(124)을 구비하지 않고 일체화된 하나의 부재로 구성될 수 있다. 예를 들어, 제2 커버 부재(120)가 금속 플레이트(일 예로, 강판), 회로 기판 등으로 구성될 수 있다. 그 외에도 제2 커버 부재(120) 또는 제2 베이스 부재(122)가 수지(일 예로, 폴리카보네이트(poly carbonate, PC), 폴리에틸렌테레프탈레이트(poly ethylene terephthalate, PET), 에틸렌테트라플루오로에틸렌(ethylene tetra fluoro ethylene, ETFE), 폴리테트라플루오로에틸렌(poly tetra fluoro ethylene, PTFE) 등)를 포함하는 시트, 섬유 강화 플라스틱(fiber reinforced plastic) 등으로 구성될 수 있다. 이러한 시트 등으로 구성된 제2 베이스 부재(122) 위에 별도의 커버 부분(124)이 형성되거나, 제2 베이스 부재(122)의 내부에 안료 등이 포함되어 일정한 색상을 가질 수 있다. 이러한 시트 등으로 구성된 제2 베이스 부재(122)는 단일층 또는 복수의 층으로 구성될 수 있다.
그리고 상술한 설명에서는 제2 커버 부재(120)가 일정한 색상을 가지는 착색된 부재로 구성된 것을 예시하였다. 그러나 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며 제2 커버 부재(120)가 투광성, 비투광성, 또는 반사 특성의 다양한 특성을 가질 수 있다. 그 외의 다양한 변형이 가능하다.
도 3에서는 커버부(114)가 제1 커버 부재(110)의 외면 쪽에 위치하고 커버 부분(124)이 제2 커버 부재(120)의 외면 쪽에 위치하는 것을 예시하였다. 커버부(114)가 제1 커버 부재(110)의 외면 쪽에 위치하여 태양 전지 패널(100)이 건물(1)에 적용되었을 때 발생할 수 있는 눈부심을 커버부(114)에 의하여 방지 또는 최소화할 수 있다. 그리고 커버부(114)에 원하지 않게 잔류된 나트륨 또는 칼륨 등이 태양 전지 패널(100)의 내부로 향하면서 발생할 수 있는 문제를 방지할 수 있다. 커버 부분(124)이 제2 커버 부재(120)의 외면 쪽에 위치하여 태양 전지 패널(100)의 후면 측에 가깝게 위치할 수 있다. 그러나 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다. 따라서 커버부(114)가 제1 커버 부재(112)의 내면 및 외면 중 적어도 하나에 위치할 수 있고, 및/또는 커버 부분(124)이 제2 커버 부재(120)의 내면 및 외면 중 적어도 하나에 위치할 수 있다. 그리고 상술한 바와 같이 커버부(114) 또는 커버 부분(124)이 형성되지 않은 다른 일면에 요철, 텍스쳐링 등이 형성된 광 확산부(LD)가 형성될 수 있다. 그 외의 다양한 변형이 가능하다.
커버부(114) 및/또는 커버 부분(124)이 형성되는 경우에도, 커버부(114)의 형상, 색상 등, 커버 부분(124)의 형상 등에 따라 폭이 1mm 이상인 광폭 부분을 포함하는 배선부(142, 145)(예를 들어, 버스 리본(145))는 일부 인식될 수 있다. 이러한 현상은 커버부(114)가 일부 형성된 경우뿐만 아니라 전체적으로 형성된 경우에도 나타날 수 있다. 이에 본 실시예에서는 착색 부재(160)를 구비할 수 있다.
착색 부재(160)는 특정한 색상(일 예로, 검은색, 회색, 또는 태양 전지(150)와 동일 또는 유사한 색상)을 가질 수 있고, 배선부(142, 145)(특히, 버스 리본(145))와 다른 반사도를 가져 배선부(142, 145)가 인식되는 것을 방지할 수 있다. 배선부(142, 145)의 광폭 부분이 상대적으로 큰 폭을 가지며 금속으로 구성되어 반사 등에 의하여 좀더 쉽게 인식될 수 있음을 고려하여, 착색 부재(160)로 배선부(142, 145)의 광폭 부분을 가려서 배선부(142, 145)의 인식을 좀더 효과적으로 방지할 수 있다.
여기서, 착색 부재(160)와 태양 전지(150)의 채도(saturation) 차이가 10 이하일 수 있다. 그리고 착색 부재(160)와 태양 전지부(SP)의 후면에 위치하는 후면부(즉, 제2 밀봉재(132)와 제2 커버 부재(120))의 채도 차이가 10 이하일 수 있다. 일 예로, 착색 부재(160), 태양 전지(150) 및 후면부(일 예로, 제2 커버 부재(120))의 채도 차이가 10 이하일 수 있다. 착색 부재(160)가 상술한 바와 같은 채도를 가지면 배선재(142, 145)의 광폭 부분의 인식을 효과적으로 방지할 수 있다.
착색 부재(160)는 두께가 1mm 이하인 필름 형태, 시트 형태, 또는 테이프 형태로 구성되어 다양한 방법으로 원하는 위치에 위치할 수 있다. 일 예로, 착색 부재(160)가 태양 전지부(SP)(특히, 버스 리본(145))에 점착(cohesion) 또는 접착(adhesion)되어 위치할 수 있다. 또는, 착색 부재(160)가 태양 전지부(SP)(일 예로, 버스 리본(145)) 위에 놓여진 상태에서 라미네이션 공정에서 밀봉재(130)에 의하여 태양 전지부(SP)에 고정될 수 있다. 여기서, 점착이라 함은 상온에서 물리적 힘에 의해 두 개의 층이 서로 부착되거나 분리될 수 있는 정도의 접착력을 의미하는 것이며, 접착이라 함은 열처리를 통해 두 개의 층이 서로 부착되어 두 개의 층을 분리할 때 어느 하나의 층이 손상되는 것을 의미할 수 있다. 착색 부재(160)가 점착에 의하여 태양 전지부(SP)에 고정되면 제조 공정 중 착색 부재(160)의 점착, 분리, 위치 조정 등이 용이하다. 착색 부재(160)가 접착에 의하여 태양 전지부(SP)에 고정되면 라미네이션 공정 중에 착색 부재(160)를 좀더 안정적으로 고정할 수 있다. 착색 부재(160)를 별도의 접착 또는 점착 물질 등을 사용하지 않고 태양 전지부(SP) 위에 위치시키면 공정을 단순화할 수 있다. 착색 부재(160)의 크기, 형태, 배치 등은 다양하게 변형될 수 있다.
이하에서는, 도 1 내지 도 4와 함께, 도 6, 도 7, 도 8a 내지 도 8e를 참조하여 상술한 바와 같이 비정질 상태의 유리 구조를 가지는 산화물 세라믹 조성물로 구성된 커버부(114)를 제1 베이스 부재(112)에 형성하는 방법(즉, 본 실시예에 따른 커버부(114)를 구비하는 제1 커버 부재(110)를 제조하는 방법 또는 본 실시예에 따른 그래픽 커버 기판을 제조하는 방법), 그리고 이에 의하여 제조된 커버부(114)를 상세하게 설명한다. 이하의 설명에서는 커버부(114)를 구비하는 제1 커버 부재(110)를 제조하는 방법을 일 예로 하여 설명하였으나 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다. 즉, 이하의 설명은 커버 부분(124)을 구비하는 제2 커버 부재(120)를 제조하는 방법에 적용될 수도 있다. 그 외의 다양한 변형이 가능하다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 제1 커버 부재(110)의 제조 방법의 일 예를 도시한 흐름도이고, 도 7은 도 6에 도시한 제1 커버 부재(110)의 제조 방법에 포함되는 커버층 형성 단계(S20)의 일 예를 도시한 흐름도이다. 도 8a 내지 도 8e는 도 6에 도시한 제1 커버 부재(110)의 제조 방법의 각 단계를 도시한 단면도들이다.
도 6을 참조하면, 본 실시예에 따른 제1 커버 부재(110)의 제조 방법은, 기판 세정 단계(S10), 커버층 형성 단계(S20), 유리 강화 단계(S30) 및 마무리 단계(S40)를 포함할 수 있다. 도 7을 참조하면, 본 실시예에서 커버층 형성 단계(S20)는, 커버층 인쇄 단계(S22), 전사 단계(S24) 및 건조 단계(S28)를 포함하고, 전사 부재 제거 단계(S26)를 더 포함할 수 있다.
먼저, 기판 세정 단계(S10)에서는 비강화 유리 기판으로 구성된 제1 베이스 부재(112)를 세정하고 건조한다. 기판 세정 단계(S10)에 의하여 제1 베이스 부재(112)의 이물질 또는 유막 등이 제거될 수 있다.
이때, 비강화 유리 기판은 380nm 내지 1200nm의 파장을 가지는 광에 대한 광 투과도가 80% 이상(일 예로, 85% 이상)이고, 두께가 2.8mm이상일 수 있다. 일 예로, 비강화 유리 기판은 건축용 비강화 유리 기판이며, 절삭, 면취, 또는 표면 가공(etching) 등에 의하여 준비될 수 있다.
이어서, 도 8a 내지 도 8d에 도시한 바와 같이, 커버층 형성 단계(S20)에서는, 제1 베이스 부재(112) 위에 커버층(1140)을 형성한다. 이때, 본 실시예에서는 커버층 형성 단계(S20)에서 커버층(1140)을 제1 베이스 부재(112) 위에 직접 인쇄하여 도포하지 않고, 커버층(1140)을 전사 부재(1120) 위에 형성한 이후에 제1 베이스 부재(112)에 전사하는 것에 의하여 커버층(1140)을 제1 베이스 부재(112) 위에 형성한다.
도 8a에 도시한 바와 같이, 커버층 인쇄 단계(S22)에서는 인쇄 공정에 의하여 커버층(1140)을 전사 부재(1120) 위에 형성한다. 커버층(1140)을 인쇄하는 것을 위주로 설명하였으나 커버층(114)이 전사 부재(1120) 위에 도포될 수 있는 다양한 공정이 사용될 수 있는바, 커버층 인쇄 단계(S22)는 커버층 도포 단계라 볼 수 있다.
커버층(1140)은 세라믹 프릿(1144), 색소(1142) 및 수지(1146)를 포함하는 세라믹 물질층(세라믹 잉크, 세라믹 페이스트, 또는 세라믹 용액 등)으로 구성될 수 있다. 그리고 세라믹 물질층은 필요에 따라 첨가제 등을 더 포함할 수 있다. 첨가제로는 원하는 특성을 고려하여 산화물, 금속 등 다양한 물질이 포함될 수 있다. 또는 첨가제로 점도를 조절하기 위한 왁스, 물, 오일, 유기 용매, 또는 점도 조절용 희석제 등을 더 포함할 수 있다. 그러나 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며 세라믹 물질층의 형성 시 사용되는 메쉬(mesh), 세라믹 물질층의 도포를 위한 노즐 통과를 위하여 작은 입자를 유지할 수 있도록 첨가제를 포함하지 않을 수 있다.
여기서, 세라믹 프릿(1144)은 기본적으로 커버부(114)를 제1 베이스 부재(112)(특히, 유리 기판)에 안정적으로 결합시키는 역할을 하며, 선택적으로 특정한 색상, 질감, 느낌 등을 구현하는 역할을 할 수 있다.
세라믹 프릿(1144)이라 함은 복수의 금속, 그리고 비금속을 포함하는 화합물로서, 복수의 금속 화합물을 포함하여 형성될 수 있다. 이러한 세라믹 프릿(1144)은 복수의 금속, 그리고 산소를 포함하는 불규칙 망목 구조(random network structure) 또는 유리 구조를 가지는 산소 다면체로 구성될 수 있다. 복수의 금속 화합물이 각기 금속 산화물로 구성되면 불규칙 망목 구조 또는 유리 구조를 쉽고 안정적으로 형성할 수 있다. 본 명세서에서 복수의 금속 화합물(일 예로, 금속 산화물)을 포함하여 형성될 수 있다고 함은, 복수의 금속 화합물(일 예로, 금속 산화물)을 사용하여 세라밋 프릿(1144)을 제조하여 세라믹 프릿(1144)이 복수의 금속, 그리고 비금속(일 예로, 산소)를 포함하는 화합물 구조, 불규칙 망목 구조, 유리 구조 등을 적어도 일부 구비하여 형성된 것을 의미할 수 있다.
세라믹 프릿(1144)으로는 알려진 다양한 물질을 포함할 수 있다. 예를 들어, 세라믹 프릿(1144)은, 실리콘 산화물(SiOx, 예를 들어, SiO2)과 함께, 알루미늄 산화물(AlOx, 예를 들어, Al2O3), 나트륨 산화물(NaOx, 예를 들어, Na2O), 비스무스 산화물(BiOx, 예를 들어, Bi2O3), 보론 산화물(BOx, 예를 들어, B2O) 및 아연 산화물(ZnOx, 예를 들어, ZnO) 중 적어도 하나를 기본 물질로 포함하여 형성될 수 있다. 그 외 세라믹 프릿(1144)은 알루미늄 산화물, 나트륨 산화물, 비스무스 산화물, 보론 산화물, 아연 산화물, 티타늄 산화물(TiOx, 예를 들어, TiO2), 지르코늄 산화물(ZrOx, 예를 들어, ZrO2), 포타슘 산화물(KOx, 예를 들어, K2O), 리튬 산화물(LiOx, 예를 들어, Li2O), 칼슘 산화물(CaOx, 예를 들어, CaO), 코발트 산화물(CoOx), 철 산화물(FeOx) 등을 더 포함하여 형성될 수 있다. 예를 들어, 세라믹 프릿(1144)이 비스무스 산화물, 보론 산화물, 실리콘 산화물을 포함하여 형성되는 비스무스 보로-실리케이트 계열(bismuth boro-silicate) 계열 세라믹 물질(예를 들어, Bi2O3-Al2O-SiO2 계열 물질)로 구성될 수 있다. 또는, 세라믹 프릿(1144)이 나트륨 산화물, 알루미늄 산화물, 실리콘 산화물을 포함하여 형성되는 나오스(NAOS) 계열 세라믹 물질(예를 들어, Na2O-Al2O3-SiO2 계열 물질)로 구성될 수 있다. 또는, 세라믹 프릿(1144)이 아연 산화물, 실리콘 산화물, 보론 산화물을 포함하여 형성되는 세라믹 물질(예를 들어, ZnO-SiO2-B2O3 계열 물질)로 구성될 수 있다. 그러나 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며 세라믹 프릿(1144)이 그 외 다양한 물질로 구성될 수 있다.
색소(1142)는 커버부(114)가 원하는 외관을 가지도록 하기 위하여 포함된 것이다. 예를 들어, 커버부(114)가 일정한 색상을 가지는 경우에는 색소(1142)로 태양광 중의 가시광선을 선택적으로 흡수 또는 반사하여 고유한 색상을 나타낼 수 있는 물질을 사용할 수 있다. 일 예로, 색소(1142)는 안료(pigment)일 수 있다. 안료란 물 및 대부분의 유기 용매에 용해되지 않은 무기 성분으로 구성된 색소로서, 제1 베이스 부재(112)의 표면을 피복하여 색을 나타낸다. 안료는 내화학성, 내광성, 내후성 및 은폐력이 우수하다. 즉, 안료는 염기와 산에 강하고, 자외선에 노출되었을 때 변색, 퇴색이 잘 되지 않고, 기후에 잘 견딜 수 있다. 참조로, 유기 용매에 용해되는 유기 성분으로 구성된 염료(dyestuff)를 색소로 사용하면 태양광에 의하여 분자 구조가 쉽게 깨질 수 있어 안정성이 저하될 수 있으며, 이를 보호하기 위한 보호층 등을 형성하여야 해서 제조 공정이 복잡해질 수 있다. 이에 본 실시예에서 색소(1142)는 염료를 포함하지 않을 수 있다. 그러나 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며 색소(1142)가 염료 등의 다양한 물질 등을 포함할 수도 있다.
색소(1142)는 원하는 커버부(114)의 외관을 고려하는 물질로 구성될 수 있다. 도면에서는 색소(1142)가 세라믹 프릿(1144)과 별도로 구비된 것으로 도시하였으나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 세라믹 프릿(1144)을 구성하는 물질에 의하여 원하는 커버부(114)의 외관이 구현되어 세라믹 프릿(1144)과 별도로 색소(1142)가 구비되지 않을 수 있다. 또는, 세라믹 프릿(1144)과 색소(1142)의 구별이 명확하지 않을 수 있다. 본 실시예에서 색소(1142)로 포함된 물질의 금속이 세라믹 프릿(1144)을 구성하는 불규칙 망목 구조 또는 유리 구조(일 예로, 산소 다면체)의 금속을 일부 치환하여 이에 포함될 수 있다. 또는, 색소(1142)에 포함된 금속은 세라믹 프릿(1144)의 불규칙 망목 구조, 유리 구조, 또는 산소 다면체의 침입형 자리에 위치할 수 있다.
예를 들어, 세라믹 프릿(1144)에 포함된 금속 화합물(일 예로, 금속 산화물)에 의하여 커버부(114)가 백색을 가질 수 있다. 일 예로, 세라믹 프릿(1144)이 납 산화물(PbOx, 예를 들어, PbO), 티타늄 산화물, 알루미늄 산화물 및 비스무스 산화물을 포함하는 군에서 적어도 하나 이상을 포함하여 형성되면 커버부(114)가 백색을 가질 수 있다. 이때, 커버부(114)가 백색을 가질 때 상술한 물질 외에도 보론 산화물 등의 물질을 더 포함할 수 있다. 일 예로, 커버부(114)가 백색을 가질 때 세라믹 프릿(1144)이, 비스무스 산화물, 실리콘 산화물 및 보론 산화물을 포함하여 형성되는 세라믹 물질(BiOx-SiOx-B2O 계열 물질), 납 산화물, 실리콘 산화물 및 보론 산화물을 포함하여 형성되는 세라믹 물질(PbOx-SiOx-B2O 계열 물질), 티타늄 산화물, 실리콘 산화물 및 보론 산화물을 포함하여 형성되는 세라믹 물질(TiOx-SiOx-B2O 계열 물질), 알루미늄 산화물, 실리콘 산화물 및 보론 산화물을 포함하여 형성되는 세라믹 물질(AlOx-SiOx-B2O 계열 물질) 등으로 구성될 수 있다. 다만, 납 산화물은 환경 문제 등을 고려하여 본 실시예에 따른 커버부(114) 또는 세라믹 프릿(1144) 등에 포함되지 않을 수 있다.
다른 예로, 커버부(114)가 백색 이외의 색상을 가지도록 하기 위하여 다양한 색소(1142)가 포함될 수 있다. 즉, 원하는 색상을 고려하여 이에 대응하는 하나 또는 둘 이상의 물질을 색소(1142)로 사용할 수 있다. 색소(1142)를 구성하는 물질은 금속, 또는 금속을 포함하는 산화물, 탄화물, 질화물, 황화물, 염화물, 실리케이트 등의 형태로 구성될 수 있다.
예를 들어, 붉은 색, 노란색 등의 계열을 나타내기 위하여 구리(Cu), 철(Fe), 니켈(Ni), 크롬(Cr), 우라늄(U), 바나듐(V) 중 적어도 하나를 포함하는 물질 등을 색소(1142)로 사용할 수 있다. 초록 색 또는 푸른 색 등의 계열을 나타내기 위하여 티타늄(Ti), 마그네슘(Mg), 루타일(rutile) 중 적어도 하나를 포함하는 물질을 색소(1142)로 사용할 수 있다. 그 외에도 색소(1142)가 코발트 산화물, 철 산화물, 구리 산화물(CuOx), 크롬 산화물(CrOx), 니켈 산화물(NiOx), 망간 산화물(MnOx), 주석 산화물(SnOx), 안티몬 산화물(SbOx), 바나듐 산화물(VOx) 등을 포함할 수 있다.
좀더 구체적인 예로, 색소(1142)로, 청록색(cyan)을 구현하기 위하여 CoAl2O4를 사용할 수 있고, 청색(blue)을 구현하기 위하여 Co2SiO4 등을 사용할 수 있고, 녹색(green)을 구형하기 위하여 CoCr2O4 등을 사용할 수 있고, 노란색을 구현하기 위하여 Ti(Cr, Sb)O2를 사용할 수 있으며, 검은색을 구현하기 위하여 CoFe2O4를, Co-Cr-Fe-Mn 스피넬 등을 사용할 수 있다. 또는, 색소(1142)로, 녹색을 구현하기 위하여 NiO, Cr2O3 등을 사용할 수 있고, 분홍색을 구현하기 위하여 Cr-Al 스피넬, Ca-Sn-Si-Cr 스핀, Zr-Si-Fe 지르콘 등을 사용할 수 있고, 회색을 구현하기 위하여 Sn-Sb-V 루타일, 황색을 구현하기 위하여 Ti-Sb-Ni 루타일, Zr-V 바델라이트 등을 사용할 수 있고, 청색을 구현하기 위하여 Co-Zn-Al 스피넬, 갈색을 구현하기 위하여 Zn-Fe-Cr 스피넬, 녹색을 구현하기 위하여 Ca-Cr-Si 가넷 등을 사용할 수 있고, 어두운 청색을 구현하기 위하여 Co-Zn-Si 윌레마이트, Co-Si 감람석 등을 사용할 수 있으며, 갈색을 구현하기 위하여 Zn-Fe-Cr-Al 스피넬 등을 사용할 수 있으며, 심홍색(magenta)를 구현하기 위하여 Au 등을 사용할 수 있다. 이러한 물질은 일 예로 제시한 것에 불과할 뿐 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다.
상술한 설명은 커버부(114)가 일정한 색상을 가지는 것을 예시한 것이다. 그러나 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다. 따라서 커버부(114)가 투명 또는 반투명 색상을 가지거나, 광택 또는 무광택을 나타내거나, 특정한 질감을 표현하거나, 눈부심을 방지하기 위한 것일 수 있다. 이 경우에는 커버부(114)이 색소(1142)가 포함될 수도 있으나 색소(1142)가 포함되지 않을 수 있다. 이때, 커버부(114)가 백색을 가지지 않도록 하기 위하여 세라믹 프릿(1144)은 백색을 나타낼 수 있는 납 산화물, 알루미늄 산화물 등을 포함하지 않을 수 있다. 일 예로, 커버부(114)가 투명 또는 반투명 색상을 가지는 경우에는 세라믹 프릿(1144)이 나트륨 산화물, 실리콘 산화물 및 보론 산화물을 포함하여 형성되는 세라믹 물질(NaOx-SiOx-B2O 계열 물질) 등으로 구성될 수 있다. 티타늄 산화물, 비스무스 산화물은 백색을 구현하는 데 사용될 수 있는 물질이지만 일부 포함되어도 커버부(114)가 투명 또는 반투명하게 유지될 수 있다. 다만, 커버부(114)가 투명 또는 반투명 색상을 가지는 경우에도 약간의 발색 등을 위하여(예를 들어, 적색향 반투명, 녹색향 투명 등)을 위하여 안료 또는 색소(1142)가 소량 포함될 수도 있다.
수지(1146)는 세라믹 물질층을 도포할 때 적절한 점도, 유동성 등을 가지도록 하고 색소(1142)와 세라믹 프릿(1144)을 균일하게 혼합하게 사용되는 물질로서, 휘발될 수 있는 휘발성 물질일 수 있다. 수지(1146)로는 알려진 다양한 물질을 포함할 수 있다. 예를 들어, 수지(1146)로 아크릴계 수지, 셀룰로오스계 수지 등과 같은 유기계 수지를 사용할 수도 있고, 실리콘계 수지와 같이 무기계 수지를 포함할 수도 있다.
세라믹 물질층 또는 커버층(1140)은 세라믹 프릿(1144)을 가장 많은 양으로 포함하고, 색소(1142)가 포함되는 경우에도 색소(1142)는 세라믹 프릿(1144)보다 작은 양으로 포함될 수 있다. 예를 들어, 색소(1142)를 포함하는 경우에, 세라믹 물질층 또는 커버층(1140) 100 중량부에 대하여 세라믹 프릿(1144)를 40 내지 90 중량부(일 예로, 50 내지 90 중량부)로 포함하고, 색소(1142)를 5 내지 50 중량부로 포함하고, 수지(1146) 및/또는 첨가제를 0 내지 20 중량부로 포함할 수 있다. 색소(1142)를 별도로 포함하지 않는 경우에는, 세라믹 물질층 또는 커버층(1140) 100 중량부에 대하여 세라믹 프릿(1144)이 50 내지 100 중량부(일 예로, 60 내지 100 중량부)로 포함되고, 수지(1146) 및/또는 첨가제가 0 내지 50 중량부(일 예로, 0 내지 40 중량부)로 포함될 수 있다. 그러나 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며, 세라믹 물질층 또는 커버층(1140)이 다양한 조성을 가질 수 있다.
본 실시예에서 인쇄 공정으로는 잉크젯 인쇄(일 예로, 디지털 잉크젯 인쇄), 스크린 인쇄, 리소그래피 인쇄, 레이저 인쇄 등이 적용될 수 있다.
일 예로, 본 실시예에서는 디지털 잉크젯 인쇄를 사용할 수 있는데, 이에 의하면 인쇄 공정의 횟수에 제한이 없어 디자인 자유도가 높고 색상을 다양하게 사용할 수 있다. 참조로, 스크린 인쇄는 4도 인쇄까지 가능하여 상대적으로 디자인 자유도가 낮고 색상을 다양화하는데 한계가 있다.
여기서, 디지털 잉크젯 인쇄는, 상대적으로 큰 입자(일 예로, 50um 이상의 중심 입경을 가지는 입자)를 포함하는 세라믹 물질층을 이용하는 인쇄(일명 도자기용 디지털 잉크젯 인쇄)와, 상대적으로 작은 입자(일 예로, 50um 미만의 중심 입경을 가지는 입자)를 포함하는 세라믹 물질층을 이용하는 인쇄(일명 유리용 디지털 잉크젯 인쇄)를 포함할 수 있다. 일명 도자기용 디지털 잉크젯 인쇄 공정에서는 세라믹 물질층의 비용이 싸고 상대적으로 저렴한 장비가 사용되는 반면, 일명 유리용 디지털 잉크젯 인쇄는 세라믹 물질층을 구성하는 물질을 고르게 균일하게 갈아야 하며 작은 크기의 노즐을 사용하여야 하여 재료 비용이 비싸고 상대적으로 고가의 장비가 사용된다.
종래에 유리 기판으로 구성되는 제1 베이스 부재(112)에 커버층(1140)을 형성하기 위해서는 상술한 일명 유리용 디지털 잉크젯 인쇄를 사용하여야 했는데, 본 실시예에서와 같이 전사 부재(1120)에 커버층(1140)을 형성하면 일명 도자기용 디지털 잉크젯 인쇄를 사용할 수 있어 재료 비용을 절감하고 상대적으로 저렴한 장비를 사용할 수 있다. 이에 따라 생산성을 향상할 수 있다. 그러나 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다. 따라서 커버층(1140)의 형성을 위하여 일명 유리용 디지털 잉크젯 인쇄를 사용하거나, 스크린 인쇄 등 다양한 공정을 사용할 수 있다.
이와 같이 인쇄 공정에 의하여 커버층(1140)을 형성하면 간단한 공정에 의하여 커버층(1140)이 원하는 두께를 가지도록 안정적으로 형성할 수 있다. 그러나 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며 그 외 다양한 방법으로 전사 부재(1120) 위에 커버층(1140)을 형성할 수 있다. 예를 들어, 커버층(1140)이 스프레이 공정, 졸-겔 공정 등에 의하여 전사 부재(1120)에 형성될 수 있다.
이어서, 도 9b 및 도 9c에 도시한 바와 같이, 전사 단계(S24) 및 전사 부재 제거 단계(S26)에서는 전사 부재(1120) 위에 형성된 커버층(1140)을 제1 베이스 부재(112)에 전사하고 전사 부재(1120)를 분리 또는 제거한다. 일 예로, 커버층(1140)은 열을 가하는 열 전사에 의하여 제1 베이스 부재(112)로 전사될 수 있다.
본 실시예에서는 일 예로 전사 부재(1120)가 베이스부(1120a) 및 이 위에 위치한 이형층(1120b)을 구비하고, 이형층(1120b) 위에 커버층(1140)을 형성한 것을 예시하였다. 베이스부(1120a)로는 커버층(1140)을 지지할 수 있는 다양한 물질(일 예로, 수지)로 구성되며 다양한 두께를 가지는 시트, 필름 등을 사용할 수 있다. 이형층(1120b)으로는 다양한 물질, 특성 등을 가져 특정한 물질, 조건 등에서 제거될 수 있거나 베이스층(1120a)을 분리할 수 있도록 하는 다양한 물질을 포함할 수 있다. 예를 들어, 이형층(1120b)은 물, 오일(oil) 등의 용해 물질에 의하여 제거될 수 있는 물질일 수 있다.
이와 같은 구조를 가지면 커버층(1140)이 제1 베이스 부재(112)에 접촉하도록 제1 베이스 부재(112) 위에 전사 부재(1120)를 위치한 상태에서 열을 가하는 전사 공정을 수행하고, 전사 공정 이전 또는 이후에 이형층(1120b)을 이용하여 베이스부(1120a)를 제거 또는 분리할 수 있다. 베이스부(1120a)를 제거 또는 분리하는 공정은, 특정한 물질에 의하여 이형층(1120b)이 제거되는 것에 의하여 베이스부(1120a)가 커버층(1140)으로부터 분리되는 것도 가능하고, 또는 이형층(1120b)으로부터 베이스부(1120a)를 분리하여 이형층(1120b)이 잔류할 수도 있다. 잔류된 이형층(1120b)은 유리 강화 단계(S30) 등에서 타서 제거되거나 일부 잔류될 수도 있다.
일 예로, 커버층(1140) 위에 접착체층을 더 구비하여 접착체층을 제1 베이스 부재(112)에 부착한 상태에서 이형층(1120b)을 이용하여 베이스층(1120a)을 분리한다. 이 상태에서 열간 롤러 등을 이용하여 커버층(1140) 및 제1 베이스 부재(112)를 열간 가압하여 커버층(1140)을 베이스층(1120a)에 전사할 수 있다. 접착체층은 열간 가압 공정에서 제거되거나 커버층(1140)의 내부 등에 잔류할 수도 있다. 전사 부재(112)는 그 외에도 보호 코팅층 등의 다양한 층을 포함할 수 있다. 또는 이형층(1120b)을 구비하지 않을 수도 있다. 그리고 전사 부재(112)는 필름, 시트, 스티커 등 다양한 형태를 가질 수 있다. 그 외의 다양한 방법이 적용될 수 있다.
일 변형예로, 이형층(1120b)을 제거할 수 있는 용해 물질 등에 커버층(1140)이 형성된 전사 부재(1120)를 침지하여 커버층(1140)이 그 형태를 유지한 채로 용해 물질에 위치한 상태에서 제1 베이스 부재(112)를 커버층(114)에 접촉하여 전사하는 것도 가능하다.
다른 변형예로, 커버층(1140)을 구비하는 전사 부재(112)를 제1 베이스 부재(112) 위에 위치시킨 상태에서 열 전사할 수 있다. 열 전사 공정의 이전 또는 이후에 이형층(1120b) 및/또는 베이스부(1120a)를 별도로 제거 또는 분리하는 공정을 수행하지 않아 이형층(1120b) 및/또는 베이스부(1120a)가 전사 공정 이후에도 잔류할 수 있다. 잔류된 이형층(1120b) 및/또는 베이스부(1120a)는 유리 강화 단계(S30) 등에서 타서 제거되거나 일부 잔류될 수도 있다.
또 다른 변형예로, 커버층(1140)을 구비하는 전사 부재(112)를 제1 베이스 부재(112) 위에 위치시킨 상태에서 별도의 전사 공정 없이 유리 강화 단계(S30)를 수행하여 유리 강화 단계(S30)에서 열 전사가 이루어질 수 있다. 이 경우에는 전사 부재(112)가 유리 강화 단계(S30)에서 타서 제거되거나 일부 잔류될 수도 있다.
이어서, 도 8d에 도시한 바와 같이, 건조 단계(S28)에서는 열을 가하여 커버층(1140)을 건조하면서 수지(1146)를 휘발시킨다. 수지(1146) 등을 먼저 휘발시켜 색소(1142), 세라믹 프릿(1144) 등이 제1 베이스 부재(112)와 함께 효과적으로 혼합될 수 있도록 한다. 건조 단계(S28)에서 수지(1146) 또는 첨가제는, 모두 제거될 수도 있고, 일부가 잔류할 수도 있다. 이때, 수지(1146) 또는 첨가제가 제거된 부분의 적어도 일부가 제거된 부분에 빈 공간으로 구성된 기포(기공)(도 8e의 참조부호 114V, 이하 동일)가 잔류할 수도 있다. 그러나 커버층(114)이 기포(114V)를 구비하지 않을 수도 있다. 일 예로, 건조 단계(S28)에서는 50 내지 200℃의 온도에서 커버층(1140)을 건조할 수 있다. 건조 단계(S28)는 적외선 가열 장치, 자외선 경화 등을 이용하여 수행될 수 있다. 그러나 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며 건조 온도, 건조 방법 등은 다양하게 변화할 수 있다. 또한, 건조 단계(S28)가 별도로 구비되지 않거나 다른 열처리 공정에 의하여 함께 수행될 수도 있다.
이어서, 도 8e에 도시한 바와 같이, 유리 강화 단계(S30)에서는 열처리 또는 어닐링(annealing)에 의한 열강화에 의하여 제1 베이스 부재(112)를 구성하는 비강화 유리 기판을 강화 또는 반강화한다. 그때, 상평형을 맞추기 위하여 커버층(1140)에 포함된 세라믹 프릿(1144), 색소(1142) 등이 강화 또는 반강화 유리 기판 내부로 혼입되면서 강화 또는 반강화 유리 기판의 일부를 구성하는 커버부(114)가 형성된다. 여기서, 커버층(1140)은 질량비가 높아서 제1 베이스 부재(112)보다 큰 비중을 가질 수 있는데, 그러면 유리 강화 단계(S30)에서의 높은 온도에 의하여 커버층(1140)이 융착되면서 끈적 끈적하게 되면서 유리 기판로 구성된 제1 베이스 부재(112)의 내부로 더 쉽게 혼입될 수 있다.
유리 강화 단계(S30)에서는 비강화 유리 기판을 강화 또는 반강화할 수 있는 온도에서 수행될 수 있다. 일 예로, 유리 강화 단계(S30)의 열처리 온도는 500 내지 800℃(예를 들어, 500 내지 750℃, 일 예로, 640 내지 720℃)일 수 있으며, 고압 처리되지 않은 상태에서(일 예로, 상압 또는 상압보다 낮은 압력에서) 열처리될 수 있다. 예를 들어, 강화의 경우에는 5 내지 20 kPa, 반강화일 경우에는 4 kPa의 압력에서 열처리될 수 있다. 이때, 압력에 따라 열처리 시간을 조절할 수 있는데, 압력이 높으면 열처리 시간을 상대적으로 짧게 하고 압력이 낮으면 상대적으로 열처리 시간을 길게 할 수 있다. 그러나 본 발명이 유리 강화 단계(S30)의 온도, 압력, 시간 등에 한정되는 것은 아니다.
일 예로, 유리 강화 단계(S30)에서 제1 베이스 부재(112)를 구성하는 비강화 유리 기판을 반강화할 수 있다. 이에 따라 제1 베이스 부재(112) 또는 제1 커버 부재(110)가 열강화된 반강화 유리 기판(배강도 유리)(heat strengthened glass)으로 구성될 수 있다. 이에 의하면 제1 커버 부재(110)의 투과율을 높게 유지할 수 있다. 여기서, 반강화 유리로 구성된 제1 커버 부재(110)는 표면 압축 응력이 60MPa 이하(예를 들어, 24 내지 52Mpa)일 수 있다. 일 예로, 제1 커버 부재(110)의 에지 응력이 약 30 내지 40MPa 일 수 있다. 즉, 이러한 반강화 유리는 연화점보다 다소 낮은 온도에서 열처리한 후에 서냉하여 형성될 수 있다. 참조로, 완전 강화 유리는 연화점보다 높은 온도에서 열처리한 후에 급냉하여 형성될 수 있는데, 표면 압축 응력이 70 내지 200MPa이다.
이와 같이 본 실시예에서는 유리 강화 단계(S30)에서 열처리 온도, 냉각 속도 등을 조절하여 커버부(114)의 광 투과도를 높게 유지할 수 있다. 특히, 열처리 온도를 일정 범위 이내로 유지하면서 냉각 속도를 일정 수준 이하로 하여 커버부(114)가 비정질 상태의 유리 구조를 가지도록 하여 적외선 영역의 광에 대한 평균 광 투과도를 상대적으로 높게 유지할 수 있다. 이와 달리 열처리 온도가 일정 범위 내로 유지되지 않거나 및/또는 냉각 속도나 압력이 지나치게 큰 경우에는 커버부인 산화물 세라믹 조성물의 화학 구조 변화로 비정질 유리 구조의 상변화 또는 유리 기판 사이의 계면 결합 변화로 적외선 영역의 광에 대한 평균 광 투과도가 가시광선 영역의 평균 광 투과도보다 높은 수준의 값을 가지기 어려울 수 있다. 그리고 열처리 온도가 일정 수준 미만(일 예로, 640℃ 미만)이면 커버부(114)가 베이스 부재(112)로부터 박리될 수 있는 가능성이 높아질 수 있고, 열처리 온도가 일정 수준을 초과(일 예로, 720℃ 초과)하면, 커버부(114)가 원하는 색상을 가지지 않거나 투과도 경향이 변하는 등 커버부(114)가 원하는 특성을 가지기 어려울 수 있다.
이어서, 마무리 단계(S40)에서는 유리 강화 단계(S30)가 수행된 제1 커버 부재(110)를 세정, 건조한다. 그러면, 일체화된 커버부(114)를 구비하는 제1 커버 부재(110)의 제조가 완료된다.
이때, 세라믹 물질층, 커버층(1140), 또는 커버부(114)는 나트륨 또는 칼륨의 함량이 제1 베이스 부재(112)의 나트륨 또는 칼륨의 함량과 유사하거나 이보다 낮을 수 있다. 특히, 세라믹 물질층, 커버층(1140), 또는 커버부(114)는 나트륨 및 칼륨의 함량이 제1 베이스 부재(112)의 나트륨 및 칼륨의 함량보다 각기 낮을 수 있다. 일 예로, 세라믹 물질층, 커버층(1140), 또는 커버부(114)가 나트륨 및 칼륨 각각을 10 X 1018개/cc 이하로 포함할 수 있다. 이와 반대로, 세라믹 물질층, 커버층(1140), 또는 커버부(114)가 상술한 범위를 초과하여 나트륨 또는 칼륨을 포함하면, 누설전류에 의한 열화(potential-induced degradation, PID) 현상이 발생하여 태양 전지 패널(100)의 신뢰성이 저하될 수 있다. 그리고 세라믹 물질층, 커버층(1140), 또는 커버부(114)가 납 및/또는 크롬(일 예로, 납 산화물 및/또는 크롬 산화물)을 포함하지 않아 환경 문제가 발생하지 않도록 할 수 있다. 일 예로, 세라믹 물질층, 커버층(1140), 또는 커버부(114)에 포함된 나트륨, 칼륨, 납의 양은 이차이온질량분석(secondary ion mass spectrometry, SIMS) 등에 의하여 측정 또는 판별될 수 있다.
이하에서는 도 9a 내지 도 9c를 참조하여 상술한 그래픽 커버 기판 또는 제1 커버 부재(110)의 제조 방법을 포함하는 본 발명의 실시예에 따른 태양 전지 패널(100)의 제조 방법을 상세하게 설명한다.
도 9a 내지 및 도 9c는 본 발명의 실시예에 따른 태양 전지 패널(100)의 제조 방법을 개략적으로 도시한 도면이다.
먼저, 도 9a에 도시한 바와 같이, 적층 공정에서는, 라미네이션 장치의 작업대(200) 위에 커버부(114)를 구비하는 그래픽 커버 기판인 제1 커버 부재(110), 제1 밀봉재(131), 태양 전지부(SP), 제1 밀봉재(132), 제2 커버 부재(120) 등을 적층한 적층 구조체(100a)를 위치시킨다. 도 9a 및 도 9b에는 명확한 이해를 위하여 제1 커버 부재(110), 제1 밀봉재(131), 태양 전지부(SP), 제1 밀봉재(132), 제2 커버 부재(120) 등을 서로 이격하여 도시하였으나, 실제로는 서로 접촉된 상태로 위치할 수 있다.
이어서, 도 9b에 도시한 바와 같이, 라미네이션 공정에서는 적층 구조체(100a)에 열과 압력을 가하여 제1 커버 부재(110), 제1 밀봉재(131), 태양 전지부(SP), 제1 밀봉재(132), 제2 커버 부재(120) 등을 일체화한다. 즉, 라미네이션 공정의 높은 온도에서 밀봉재(130)가 용융되어 경화되어 압력에 의하여 압착되는 제1 커버 부재(110)와 제2 커버 부재(120)의 사이 공간을 밀봉재(130)가 완전히 채우면서 태양 전지부(SP)를 밀봉할 수 있다. 이에 의하여 밀봉재(130)에 의하여 제1 커버 부재(110)와 제2 커버 부재(120)의 사이 공간이 완전히 채워질 수 있다. 이에 의하여 도 9c에 도시한 바와 같은 태양 전지 패널(100)이 제조된다. 일 예로, 공기압을 제공하여 제1 커버 부재(110), 제1 밀봉재(131), 태양 전지부(SP), 제1 밀봉재(132), 제2 커버 부재(120) 등을 일체화할 수 있다. 이에 의하면 태양 전지(150) 등에 큰 압력을 가하지 않으면서 라미네이션 공정이 수행될 수 있다.
이에 의하면 그래픽 커버 기판인 제1 커버 부재(110)을 포함하는 태양 전지 패널(100)을 간단하고 안정적인 제조 공정으로 형성할 수 있다.
본 실시예에 따른 제1 커버 부재(110) 및 이를 포함하는 태양 전지 패널(100)에 의하면, 커버부(114)를 구비하여 우수한 미관 균일도를 가지며 눈부심 현상을 방지할 수 있다. 이때, 전사 공정을 이용하여 태양 전지 패널(100)의 제조 공정을 변화하지 않는 간단한 제조 공정에 의하여 균일하고 안정적으로 커버부(114)를 형성하여 태양 전지 패널(100)이 원하는 디자인을 가지도록 할 수 있다. 그리고 전사 부재(1120)에 커버층(1140)을 인쇄할 때 커버층(1140)의 두께, 투과도, 인쇄 밀도, 인쇄 면적 등을 조절하여 태양 전지 패널(100)의 미관을 향상하면서도 출력을 일정 이상으로 유지할 수 있다.
이하에서는 본 발명의 다른 실시예에 따른 태양 전지 패널 및 이의 제조 방법을 상세하게 설명한다. 상술한 설명과 동일 또는 극히 유사한 부분에 대해서는 상세한 설명을 생략하고 서로 다른 부분에 대해서만 상세하게 설명한다. 그리고 상술한 실시예 또는 이를 변형한 예와 아래의 실시예 또는 이를 변형한 예들을 서로 결합한 것 또한 본 발명의 범위에 속한다.
도 10은 본 발명의 다른 실시예에 따른 태양 전지 패널의 개략적인 단면도이다.
도 10을 참조하면, 본 실시예에 따른 태양 전지 패널(100)은, 곡면을 가지는 부분을 포함할 수 있다. 일 예로, 제1 커버 부재(110) 및/또는 제2 커버 부재(120)가 곡면을 가지는 부분을 포함할 수 있다. 도 10에서는 제1 및 제2 커버 부재(110, 120)를 포함하는 태양 전지 패널(100)이 전체적으로 볼록 또는 오목한 곡면 형상을 가지는 것을 예시하였으나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다.
이러한 태양 전지 패널(100)에 포함되는 제1 커버 부재(110)의 제조 방법의 일 예를 도 11, 그리고 도 12a 내지 도 12c를 참조하여 설명한다. 도 11은 본 발명의 다른 실시예에 따른 제1 커버 부재의 제조 방법의 일 예를 도시한 흐름도이고, 도 12a 내지 도 12c는 도 11에 도시한 제1 커버 부재의 제조 방법의 각 단계를 도시한 단면도들이다.
도 11을 참조하면, 본 실시예에 따른 제1 커버 부재(110)의 제조 방법은, 기판 세정 단계(S10), 커버층 형성 단계(S20), 유리 성형 단계(S50), 유리 강화 단계(S30) 및 마무리 단계(S40)를 포함할 수 있다. 여기서, 기판 세정 단계(S10), 커버층 형성 단계(S20), 유리 강화 단계(S30) 및 마무리 단계(S40)는 상술한 실시예에서의 기판 세정 단계(S10), 커버층 형성 단계(S20), 유리 강화 단계(S30) 및 마무리 단계(S40)와 동일 또는 극히 유사할 수 있는바, 이에 대한 설명은 생략한다. 본 실시예에서는 유리 강화 단계(S30) 이전에 유리 성형 단계(S50)를 포함한다는 점에서 상술한 실시예와 차이가 있다.
도 12a에 도시한 바와 같이, 커버층 형성 단계(S20)에 의하여 전사 공정을 이용하여 전사 부재(도 8a의 참조부호 1120, 이하 동일)로부터 제1 베이스 부재(112)로 커버층(1140)을 전사하여 제1 베이스 부재(112)에 커버층(114)을 형성한다.
이어서, 도 12b에 도시한 바와 같이, 유리 성형 단계(S50)에서는 커버층(114)이 형성된 제1 베이스 부재(112)를 성형하여 원하는 형상을 가지도록 한다. 이러한 유리 성형 단계(S50)는 강화로에서 수행될 수 있으며 유리 강화 단계(S30)보다 낮은 온도(예를 들어, 580 내지 650℃)에서 수행되는 열처리에 의하여 일어날 수 있다. 예를 들어, 열처리에 의하여 제1 베이스 부재(112)를 연화시켜 제1 베이스 부재(112)를 원하는 형상으로 성형할 수 있다.
이어서, 도 12c에 도시한 바와 같이, 유리 강화 단계(S30)에 의하여 열처리 또는 어닐링에 의한 열강화에 의하여 제1 베이스 부재(112)를 구성하는 비강화 유리 기판을 강화 또는 반강화하면서 커버부(114)를 형성한다. 유리 강화 단계(S30)는 유리 성형 단계(S50)와 동일한 강화로 내에서 연속적으로 수행되는 인-시츄(in-situ) 공정에 의하여 수행될 수도 있고, 유리 성형 단계(S50)가 수행된 강화로와 다른 별도의 강화로에서 수행될 수도 있다. 그 후에 마무리 단계(S40) 등을 더 수행할 수 있다.
이렇게 제조된 제1 베이스 부재(112)를 포함하여 라미네이션 공정을 수행하여 곡면 형상을 가지는 태양 전지 패널(100)을 제조할 수 있다.
본 실시예에 의하면, 원하는 다양한 형상을 가지며 커버부(114)를 구비하는 제1 커버 부재(110)를 단순한 공정으로 제조할 수 있다. 이에 의하여 제1 커버 부재(110) 및 이를 포함하는 태양 전지 패널(100)의 디자인 자유도를 향상하고 심미성을 향상할 수 있다.
이때, 본 실시예에서와 같이 전사 단계(S24)를 포함하여 제1 커버 부재(110)를 형성하면, 곡면 등을 가지는 제1 커버 부재(110)에 직접 인쇄에 의하여 커버층(1140)을 형성하는 것보다 균일하고 안정적인 공정으로 커버부(114)를 형성할 수 있다. 특히, 곡면에 의한 최고점과 최저점의 높이 차이(D)가 5um 이상인 경우에는 제1 커버 부재(110)에 직접 인쇄에 의하여 커버층(1140)을 형성하는 경우에는 커버층(1140) 또는 커버부(114)를 안정적으로 형성하기 어려울 수 있는데, 본 실시예에 의하면 상기 높이 차이(D)가 5um 이상인 제1 커버 부재(110)에 안정적으로 커버부(114)를 형성할 수 있다. 일 예로, 인위적으로 곡면 등을 가지는 제1 커버 부재(110)는 상기 높이 차이(D)가 50mm 이상으로 매우 큰 값을 가질 수 있는데, 본 실시예에서는 이와 같이 상기 높이 차이(D)가 50mm 이상인 경우에 적용되어도 커버층(1140) 또는 커버부(114)가 안정적으로 형성될 수 있다. 그러나 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며, 본 실시예에가 높이 차이(D)가 5um 미만(일 예로, 50mm 미만)이거나 높이 차이(D)가 없는 경우에 적용될 수 있다.
도 10, 도 11 및 도 12a 내지 도 12c에서는 제1 커버 부재(110) 또는 태양 전지 패널(100)이 곡면을 가지는 것을 예시하였다. 그러나 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다. 다른 예를 도 13 및 도 14를 참조하여 설명한다. 도 13 및 도 14는 제1 커버 부재(110)의 일부를 도시하였으며 간단한 도시 및 명확한 이해를 위하여 제1 베이스 부재(112) 및 커버부(114)를 개략적인 형태로만 도시하였다.
다른 예로, 본 실시예에 따른 제1 커버 부재(110)의 제조 방법은, 도 13에 도시한 바와 같이, 제1 베이스 부재(112)의 일면에 일정한 높이 차이(D)를 가지는 돌출부(요철)(P)가 구비되는 경우에 커버층(도 8a의 참조부호 1140, 이하 동일) 또는 커버부(114)를 형성하는 데 적용될 수 있다. 이 경우에도 돌출부(P)의 형상, 높이 차이(D) 등과 무관하게 커버층(1140) 또는 커버부(114)를 안정적으로 형성할 수 있다.
또 다른 예로, 본 실시예에 따른 제1 커버 부재(110)의 제조 방법은, 도 14에 도시한 바와 같이, 제1 베이스 부재(112)의 일면에 일정한 높이 차이(D)를 가지도록 형성된 광 확산부(LD)가 구비되는 경우에 광 확산부(LD) 위에 커버층(1140) 또는 커버부(114)를 형성하는 데 적용될 수 있다. 이 경우에도 광 확산부(LD)의 형상, 높이 차이(D) 등과 무관하게 커버층(1140) 또는 커버부(114)를 안정적으로 형성할 수 있다.
도 10, 도 13 및 도 14는 곡면, 돌출부(P), 광 확산부(LD)를 예시하였으나 그 외의 단면이 원형, 라운드진 형상, 다각형을 가지는 다양한 굴곡, 요철 등을 가지는 제1 베이스 부재(112)에 커버부(114)를 안정적으로 형성할 수 있다. 예를 들어, 제1 베이스 부재(112)에 별도의 처리를 하지 않아도 일정한 표면 거칠기를 가질 수 있는데, 이러한 표면 거칠기에 의한 높이 차이(D)가 5um 이상(일 예로, 30um 이상)일 수 있다. 또는 제1 베이스 부재(112)에 별도 가공 등을 통하여 곡면 등을 형성하면 이에 의한 높이 차이가 50mm 이상일 수 있다. 특히, 높이 차이(D)가 5um 이상(일 예로, 50mm 이상)인 경우에는 제1 베이스 부재(112)에 직접 커버층(1140) 또는 커버부(114)를 형성하면, 커버층(1140) 또는 커버부(114)의 두께가 원하지 않게 두꺼워져서 투과도가 낮아져서 효율이 저하되거나, 커버층(1140) 또는 커버부(114)가 안정적으로 형성되지 않을 수 있는데, 본 실시예에서는 전사 단계(S24)를 구비하여 이를 원천적으로 방지할 수 있다. 이에 따라 다양한 형태의 건축 형태에 대응하여 원하는 디자인을 구현할 수 있다.
상술한 바에 따른 특징, 구조, 효과 등은 본 발명의 적어도 하나의 실시예에 포함되며, 반드시 하나의 실시예에만 한정되는 것은 아니다. 나아가, 각 실시예에서 예시된 특징, 구조, 효과 등은 실시예들이 속하는 분야의 통상의 지식을 가지는 자에 의하여 다른 실시예들에 대해서도 조합 또는 변형되어 실시 가능하다. 따라서 이러한 조합과 변형에 관계된 내용들은 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

Claims (20)

  1. 전사 부재 위에 세라믹 물질층으로 구성되는 커버층을 형성하는, 커버층 도포 단계;
    상기 커버층을 베이스 부재에 전사하는, 전사 단계; 및
    상기 커버층이 형성된 상기 베이스 부재를 강화 또는 반강화하여 커버부를 형성하는, 강화 단계
    를 포함하는, 태양 전지 패널용 그래픽 커버 기판의 제조 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 커버부가 세라믹 프릿을 포함하는 세라믹 산화물 조성물로 구성되는, 태양 전지 패널용 그래픽 커버 기판의 제조 방법.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 베이스 부재가 유리 기판을 포함하고,
    상기 커버부가 상기 유리 기판의 일부를 구성하는 일체화된 부분으로 구성되는, 태양 전지 패널용 그래픽 커버 기판의 제조 방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 커버층 도포 단계에서는 인쇄 공정에 의하여 상기 커버층을 형성하는, 태양 전지 패널용 그래픽 커버 기판의 제조 방법.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 커버층 도포 단계에서는 디지털 잉크젯 인쇄 공정에 의하여 상기 커버층을 형성하는, 태양 전지 패널용 그래픽 커버 기판의 제조 방법.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 세라믹 물질층이 50um 이상의 중심 입경을 가지는 입자를 포함하는, 태양 전지 패널용 그래픽 커버 기판의 제조 방법.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 커버부의 두께가 20um 이하인, 태양 전지 패널용 그래픽 커버 기판의 제조 방법.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 전사 단계와 상기 강화 단계 사이에 상기 베이스 부재를 성형하는 성형 단계를 더 포함하는, 태양 전지 패널용 그래픽 커버 기판의 제조 방법.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 커버부가 형성되는 상기 베이스 부재의 일면이 5um 이상의 높이 차이를 가지는 굴곡, 요철, 또는 돌출부를 가지는, 태양 전지 패널용 그래픽 커버 기판의 제조 방법.
  10. 제1 커버 부재, 제1 밀봉재, 태양 전지부, 제1 밀봉재, 제2 커버 부재를 적층하여 적층 구조체를 형성하는 적층 단계; 및
    상기 적층 구조체에 열과 압력을 가하여 일체화하는 라미네이션 단계
    를 포함하고,
    상기 제1 커버 부재가, 전사 부재 위에 세라믹 물질층으로 구성되는 커버층을 형성하는 커버층 도포 단계; 상기 커버층을 베이스 부재에 전사하는 전사 단계; 및 상기 커버층이 형성된 상기 베이스 부재를 강화 또는 반강화하여 커버부를 형성하는 강화 단계에 의하여 형성되는, 태양 전지 패널의 제조 방법.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 커버부가 세라믹 프릿을 포함하는 세라믹 산화물 조성물로 구성되는, 태양 전지 패널의 제조 방법.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 베이스 부재가 유리 기판을 포함하고,
    상기 커버부가 상기 유리 기판의 일부를 구성하는 일체화된 부분으로 구성되는, 태양 전지 패널의 제조 방법.
  13. 제10항에 있어서,
    상기 커버층 도포 단계에서는 인쇄 공정에 의하여 상기 커버층을 형성하는, 태양 전지 패널의 제조 방법.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 커버층 도포 단계에서는 디지털 잉크젯 인쇄 공정에 의하여 상기 커버층을 형성하는, 태양 전지 패널의 제조 방법.
  15. 제10항에 있어서,
    상기 커버부의 두께가 20um 이하인, 태양 전지 패널의 제조 방법.
  16. 제10항에 있어서,
    상기 전사 단계와 상기 강화 단계 사이에 상기 베이스 부재를 성형하는 성형 단계를 더 포함하는, 태양 전지 패널의 제조 방법.
  17. 제10항에 있어서,
    상기 커버부가 형성되는 상기 베이스 부재의 일면이 5um 이상의 높이 차이를 가지는 굴곡, 요철, 또는 돌출부를 가지는, 태양 전지 패널의 제조 방법.
  18. 태양 전지;
    상기 태양 전지를 밀봉하는 밀봉재;
    상기 밀봉재 위에서 상기 태양 전지의 일면 위에 위치하는 제1 커버 부재; 및
    상기 밀봉재 위에서 상기 태양 전지의 타면 위에 위치하는 제2 커버 부재
    를 포함하고,
    상기 제1 커버 부재는, 일면에 굴곡, 요철, 또는 돌출부를 가지는 베이스 부재와, 상기 베이스 부재의 상기 일면에 형성되며 산화물 세라믹 조성물로 구성되는 커버부를 포함하는 태양 전지 패널.
  19. 제18항에 있어서,
    상기 굴곡, 상기 요철, 또는 상기 돌출부에 의한 높이 차이가 5um 이상인 태양 전지 패널.
  20. 제18항에 있어서,
    상기 커버부에서 적외선 영역의 광에 대한 상기 커버부의 평균 광 투과도인 제1 투과도가 가시광선 영역의 광에 대한 상기 커버부의 평균 광 투과도인 제2 투과도와 같거나 그 보다 더 큰 태양 전지 패널.
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