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WO2012133973A1 - 태양전지 모듈 및 이의 제조방법 - Google Patents

태양전지 모듈 및 이의 제조방법 Download PDF

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WO2012133973A1
WO2012133973A1 PCT/KR2011/002642 KR2011002642W WO2012133973A1 WO 2012133973 A1 WO2012133973 A1 WO 2012133973A1 KR 2011002642 W KR2011002642 W KR 2011002642W WO 2012133973 A1 WO2012133973 A1 WO 2012133973A1
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WO
WIPO (PCT)
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solar cell
cell module
light
polyethylene
condensing
Prior art date
Application number
PCT/KR2011/002642
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English (en)
French (fr)
Inventor
박병철
황보철
Original Assignee
코오롱글로텍주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
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Publication date
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    • Y02E10/52—PV systems with concentrators

Definitions

  • the present invention relates to a solar cell module and a method for manufacturing the same, and more particularly, to a solar cell module and a method for manufacturing the same that can increase the light collection efficiency.
  • a solar cell is a device using a photoelectric effect that converts light into electrical energy
  • a solar light collector is a solar cell installed in a small area. It is a technique for achieving a high light condensing effect by condensing.
  • the solar cells used in the photovoltaic power generation constitute the heart of a photovoltaic system that directly converts the energy of sunlight into electricity, and is a semiconductor of monocrystalline or polycrystalline or amorphous silicon, organic materials, and compounds (CdTe, CIGS). Is prepared from. In the structure, in order to arrange the solar cell elements in series or in parallel, and to protect the cells over a long period (about 20 years), various packaging is performed and unitized. Is called a solar cell module.
  • the solar cell module covers the surface hit by sunlight with a glass surface, and fills the gap with an encapsulant composed of thermoplastic (especially, ethylene-vinylacetate copolymer, EVA), and the rear surface is heat and weather resistant. It has a configuration protected by a backsheet made of plastic.
  • thermoplastic especially, ethylene-vinylacetate copolymer, EVA
  • the amount of electricity generated in the solar cell module is proportional to the amount of light. Therefore, in order to increase the efficiency of the solar cell module, a structure capable of concentrating light as much as possible by minimizing the loss caused by the reflection of light by absorbing light incident to the front of the solar cell toward the solar cell as much as possible.
  • the structure of the solar cell module of the present invention consists of a light trapping layer, an encapsulant, a solar cell and a back sheet.
  • the front sheet is a material that becomes a light trapping layer in which the condensing protrusions are formed, and the condensing protrusions are formed on the surface of the front sheet due to the compression of the mold to form the light trapping layer.
  • the front sheet constituting the light trapping layer is preferably made of a polymer resin.
  • the encapsulant allows solar light to pass through the solar cell and protects the solar cell from the outside.
  • the encapsulating material is not particularly limited, and an EVA (Ethylene-vinyl acetate) polymer resin, which is usually used as an encapsulating material, may be used.
  • the EVA film is a film excellent in transparency, buffering property, tensile strength, elasticity, waterproof.
  • polyethylene, polycarbonate, polystyrene, polyethylene terepthhalate, polyethylene naphthalate and polyvinyl butyral may be used.
  • Example 1 Table 1 division Total transmittance (%) Scattering degree (%) Scattering Transmission Rate (%) Parallel transmittance (%)
  • Example 1 91.20 61.72 56.29 34.91
  • Example 2 90.08 55.56 50.05 40.03
  • Example 3 93.40 76.63 69.85 22.46
  • Example 4 90.53 58.75 53.19 37.34 Comparative Example 1 88.59 11.62 10.29 78.30

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Abstract

본 발명은 집광돌기를 형성하는 금형 준비단계; 후면시트, 봉지재, 태양전지, 봉지재 및 앞면시트의 순서로 적층하는 단계; 및 상기 금형을 통해 압착하여 적층된 모듈을 라미네이션하는 단계를 포함하되, 상기 금형을 통해 앞면시트에 집광돌기를 형성하여 광포획층을 형성하는 것을 특징으로 한 태양전지 모듈 및 이의 제조방법을 제공한다.

Description

태양전지 모듈 및 이의 제조방법
본 발명은 태양전지 모듈 및 이의 제조방법에 관한 것으로 보다 상세하게는 집광효율을 높일 수 있는 태양전지 모듈 및 이의 제조방법에 관한 것이다.
화석 연료의 소비량의 증대는 대기 중의 이산화탄소의 증가를 가져오고, 이로 인한 온실 효과에 의하여 지구의 기온이 상승하며, 지구 환경에 중대한 영향을 미치게 된다.
이러한 화석 연료의 고갈화나 지구 온난화 등의 에너지, 환경 문제에 대한 해결책으로 태양에너지 등의 자연 에너지를 이용하는 기술의 개발이 급속도로 진행되고 있다.
특히, 태양에너지를 이용하는 기술로는 태양전지와 태양광 집광기가 개발되고 있는데 태양전지는 광을 전기에너지로 변화시키는 광전효과를 이용하는 소자이고, 태양광 집광기는 좁은 면적에 설치된 태양전지로 태양광을 집광하도록 하여 고효율의 집광 효과를 달성하기 위한 기술이다.
태양광발전은 태양광으로부터 전기를 생산하는 무한 청정 발전기술로서, 태양광을 받아 전기를 발생하는 태양전지(모듈)와 발생된 직류 전기를 교류로 변환시키는 전력조절 장치 및 주간에 생성된 전기를 저장하는 축전지 등의 주변장치(BOS: Balance of system)로 구성된다.
이러한 태양광 발전에 사용되는 태양전지는 태양광의 에너지를 직접 전기로 바꾸는 태양광 발전 시스템의 심장부를 구성하고, 단결정 또는 다결정 또는 비정질 실리콘(amorphous silicon)계, 유기물, 화합물(CdTe, CIGS)의 반도체로부터 제조된다. 그 구조로는 태양전지 소자를 직렬 또는 병렬로 배치하고, 장기간(약 20년)에 걸쳐 셀(cell)을 보호하기 위하여, 여러 가지 팩키징(packaging)이 수행되고, 유닛화되는데 이 유닛(unit)을 태양전지 모듈이라 한다.
일반적으로 상기 태양전지 모듈은 태양광이 부딪히는 면을 유리(glass) 면으로 덮고, 열가소성 플라스틱(특히, 에틸렌-비닐아세테이트 공중합체, EVA)으로 구성되는 봉지재로 간격을 메우며, 이면은 내열, 내후성 플라스틱으로 이루어진 백시트로 보호하는 구성을 갖는다.
상기 태양전지 모듈에서 생성되는 전기량은 빛의 양에 비례한다. 따라서, 태양전지 모듈의 효율을 높이기 위해서는 태양전지의 전면으로 입사되는 빛을 최대한 태양전지 쪽으로 흡수되게 하여 빛의 반사에 의한 손실을 최소화시켜 빛을 최대한 집광할 수 있는 구조가 필요하다.
일반적으로 태양전지 모듈은 태양전지를 둘러싼 봉지재를 유리 등의 투명한 물질로 감싸 내부를 보호하는 것이 일반적이다. 이 경우 유리 등의 투명한 물질은 별도의 과정으로 제조한 후에 봉지재와 접착 등의 방법으로 결합하는 방식으로 제조된다.
대한민국공개특허 제2009-0003570호는 굴절유리를 이용한 태양전지 모듈에 관한 것으로 표면에 요철구조를 갖는 굴절유리를 포함하여 에너지 효율을 개선시킨 태양전지 모듈을 제공함으로써, 빛이 굴절유리로 수직 입사하게 됨에 따라 태양광 전지의 에너지 효율이 상승하게 되고 더 많은 전기의 생산이 가능하게 하는 효과가 있다.
또한, 일본 공개특허 제2003-188394호는 태양전지용 필름 및 태양전지 모듈에 관한 것으로 필름 혹은 그 부분을 갖는 층이 요철구조를 가진 빛 가두기 형상을 하고 있는 것을 특징으로 하는 셀부분에 적층용의 태양전지 필름을 제공하는 것을 특징으로 한다. 상기 특허에 따른 모듈은 태양전지에 입사한 빛을 되풀이하고 내부에 재입사시킬 수 있고 변환 효율을 높일 수 있다.
그러나, 상기 특허들은 요철 구조를 갖는 굴절유리 부분 또는 필름을 별도의 과정으로 제조하여 봉지재와 접착 등의 방식으로 결합하는 방식으로 제조되어 생산성이 떨어지는 문제점이 있었다.
또한 상기의 유리대신 유연한 필름을 사용할 경우 라미네이션 공정에서의 기포발생과 평활도가 떨어지는 문제점이 있었다.
따라서, 집광효율이 높은 태양전지 모듈의 제조하되, 생산성이 향상될 수 있는 태양전지 모듈의 개발이 소망되었다.
상기와 같은 문제점을 해결하기 위해서 본 발명의 목적은 태양전지 모듈을 제조하는 데 있어 제조를 간단한 방법으로 대량 생산이 가능하도록 하는 데 있다.
본 발명의 다른 목적은 집광 및 확산을 통하여, 높은 광포획 효과로 인해 많은 전기를 생산하도록 하는 데 있다.
또한 본 발명의 다른 목적은 유리대신 유연한 필름을 사용하여 라미네이션 공정을 하는 동안 모듈의 평활동를 개선하고 기포발생을 최소화 하는데 있다.
상기 목적을 달성하기 위해 본 발명은 태양전지 모듈에 있어서, 태양 광을 투과시켜 빛을 집광시키는 광포획층; 태양 광에 의해 전력을 생산하는 다수 개의 태양전지; 상기 태양광이 통과되어 태양전지에 도달하게 하고 외부로부터 태양전지를 보호하는 봉지재; 및 태양전지를 보호하고 뒷면에서 태양 광을 반사하여 발전 효율을 높이는 후면 시트를 포함하되, 상기 광포획층은 고분자 수지로 이루어지며 집광돌기를 형성하는 것을 특징으로 하는 태양전지 모듈을 제공한다.
또한 본 발명은 상기 집광돌기가 다각뿔형상, 원뿔형상, 절두 다각뿔형상, 절두 원뿔형상인 것을 특징으로 하는 태양전지 모듈을 제공한다.
또한 본 발명은 상기 집광돌기가 절두 팔각뿔형상인 것을 특징으로 하는 태양전지 모듈을 제공한다.
또한 본 발명은 상기 집광돌기의 밑면의 길이(L)가 50 ~ 500㎛이며, 집광돌기의 높이(H)가 30 ~ 200㎛인 것을 특징으로 하는 태양전지 모듈을 제공한다.
또한 본 발명은 상기 광포획층이 폴리이서술폰(polyestersulfone), 폴리에틸렌(polyethyleme), 폴리카보네이트(polycarbonate), 폴리스티렌(polystyrene), 폴리에틸렌 테레프탈레이트(polyethylene terepthhalate), 폴리에틸렌 나프탈레이트(polyethylene naphthalate), 폴리부틸렌 테레프탈레이트(polybutylene terepthalate), 황화 폴리페닐렌(polyphenylene sulfide), 폴리프로필렌(polypropylene), 아라미드(aramid), 폴리아미데마이드(polyamideimide), 폴리이미드(polyimide), 아로마틱폴리이미드(aromaticpolyimide), 폴리에테르이미드(polyetherimide), 폴리비닐리덴 플로라이드(polyvinylidene fluoride), 아크릴로니트릴 부타딘 스티렌(acrylonitrile butadienestyrene), 에틸렌 테트라플루오로에틸렌(Ethylene Tetrafluoroethylene) 및 염화 폴리비닐(polyvinyl chlorides) 등으로 이루어진 군에서 1이상 선택되는 것을 특징으로 하는 태양전지 모듈을 제공한다.
또한 본 발명은 상기 봉지재가 EVA, 폴리에틸렌(polyethyleme), 폴리카보네이트(polycarbonate), 폴리스티렌(polystyrene), 폴리에틸렌 테레프탈레이트(polyethylene terepthhalate), 폴리에틸렌 나프탈레이트(polyethylene naphthalate) 및 폴리비닐부티럴(polyvinyl butyral)로 이루어진 군에서 1이상 선택되는 것을 특징으로 하는 태양전지 모듈을 제공한다.
또한 본 발명은 태양전지 모듈 제조방법에 있어서, 집광돌기를 형성하는 금형 준비단계; 후면시트, 봉지재, 태양전지, 봉지재 및 앞면시트의 순서로 적층하는 단계; 및 상기 금형을 통해 압착하여 적층된 모듈을 라미네이션하는 단계를 포함하되, 상기 금형을 통해 앞면시트에 집광돌기를 형성하여 광포획층을 형성하는 것을 특징으로 하는 태양전지 모듈 제조방법을 제공한다.
또한 본 발명은 상기 집광돌기가 다각뿔형상, 원뿔형상, 절두 다각뿔형상, 절두 원뿔형상인 것을 특징으로 하는 전지 모듈 제조방법을 제공한다.
또한 본 발명은 상기 집광돌기가 절두 팔각뿔형상인 것을 특징으로 하는 태양전지 모듈 제조방법을 제공한다.
또한 본 발명은 상기 집광돌기의 밑면의 길이(L)가 50 ~ 500㎛이며, 집광돌기의 높이(H)가 30 ~ 200㎛인 것을 특징으로 하는 태양전지 모듈 제조방법을 제공한다.
또한 본 발명은 상기 광포획층이 폴리이서술폰(polyestersulfone), 폴리에틸렌(polyethyleme), 폴리카보네이트(polycarbonate), 폴리스티렌(polystyrene), 폴리에틸렌 테레프탈레이트(polyethylene terepthhalate), 폴리에틸렌 나프탈레이트(polyethylene naphthalate), 폴리부틸렌 테레프탈레이트(polybutylene terepthalate), 황화 폴리페닐렌(polyphenylene sulfide), 폴리프로필렌(polypropylene), 아라미드(aramid), 폴리아미데마이드(polyamideimide), 폴리이미드(polyimide), 아로마틱폴리이미드(aromaticpolyimide), 폴리에테르이미드(polyetherimide), 폴리비닐리덴 플로라이드(polyvinylidene fluoride), 아크릴로니트릴 부타딘 스티렌(acrylonitrile butadienestyrene), 에틸렌 테트라플루오로에틸렌(Ethylene Tetrafluoroethylene) 및 염화 폴리비닐(polyvinyl chlorides)로 이루어진 군에서 1이상 선택되는 것을 특징으로 하는 태양전지 모듈 제조방법을 제공한다.
또한 본 발명은 상기 봉지재가 상기 봉지재는 EVA, 폴리에틸렌(polyethyleme), 폴리카보네이트(polycarbonate), 폴리스티렌(polystyrene), 폴리에틸렌 테레프탈레이트(polyethylene terepthhalate), 폴리에틸렌 나프탈레이트(polyethylene naphthalate) 및 폴리비닐부티럴(polyvinyl butyral)로 이루어진 군에서 1이상 선택되는 것을 특징으로 하는 태양전지 모듈 제조방법을 제공한다.
본 발명에 따른 태양전지 모듈 제조방법은 라미네이션 공정중에 집광돌기가 형성된 광포획층이 태양전지 모듈에 일체로 형성될 수 있으므로 제조가 간단하여 대량생산이 가능하다.
또한, 본 발명에 따른 태양전지 모듈은 집광돌기에 의한 집광 및 확산을 통해, 높은 광포획 효과로 인해 많은 전기를 생산할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 집광돌기를 형성하는 금형은 유연한 필름의 라미네이션 과정에서 모듈의 평활도를 높이고 기포발생을 억제시켜준다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 태양전지 모듈의 단면도를 나타낸 것이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 태양전지 모듈 중 광포획층의 집광돌기 형상을 나타낸 것이다.
이하 본 발명에 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명하기로 한다. 우선, 도면들 중, 동일한 구성요소 또는 부품들은 가능한 한 동일한 참조부호를 나타내고 있음에 유의하여야 한다. 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명은 본 발명의 요지를 모호하지 않게 하기 위하여 생략한다.
본 명세서에서 사용되는 정도의 용어 "약", "실질적으로" 등은 언급된 의미에 고유한 제조 및 물질 허용오차가 제시될 때 그 수치에서 또는 그 수치에 근접한 의미로 사용되고, 본 발명의 이해를 돕기 위해 정확하거나 절대적인 수치가 언급된 개시 내용을 비양심적인 침해자가 부당하게 이용하는 것을 방지하기 위해 사용된다.
본 발명은 태양전지 모듈 및 이의 제조방법에 관한 것으로 집광돌기를 형성시키는 금형 준비단계; 후면시트, 봉지재, 태양전지, 봉지재 및 앞면시트의 순서로 적층하는 단계; 및 상기 금형을 통해 압착하여 상기 적층된 후면시트, 봉지재, 태양전지, 봉지재 및 앞면시트를 라미네이션하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다. 상기 금형을 통해서 앞면시트는 집광돌기를 형성하며, 형성된 집광돌기는 광포획층을 형성하여 집광효율을 높이게 된다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 태양전지 모듈의 단면도를 나타낸 것이다. 도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 광포획층의 표면에 형성되는 집광돌기 형상을 나타낸 것이다.
일반적으로 태양전지 모듈은 태양전지를 둘러싼 봉지재를 유리 등의 투명한 물질로 감싸 내부를 보호하는 것이 일반적이다. 이 경우 태양전지를 둘러싼 봉지재를 접착하는 과정을 거친 뒤에 양면에 유리 등을 감싸는 과정의 두 단계 이상의 공정을 실시해야 한다. 또한, 집광돌기 등의 형상을 형성하려면 추가적인 공정을 더 실시해야만 한다.
그러나, 본 발명에서는 집광돌기가 포함되어 형상을 형성하면서도 간단한 공정으로 태양전지 모듈을 제조할 수 있다.
본 발명의 태양전지 모듈의 구조는 광포획층, 봉지재, 태양전지 및 후면시트로 이루어져 있다.
본 발명의 태양전지 모듈은 상기 광포획층을 태양전지 모듈 제조시에 여러단계의 공정을 거칠 필요없이 일공정에 의해 형성되어 생산공정을 단순화할 수 있는 것이 특징이다.
상기 광포획층은 집광돌기가 형성되어 있으며, 집광돌기를 형성시키기 위해서 금형을 준비하여 압착에 의해 집광돌기를 형성한다. 따라서, 금형의 형상에 따라 집광돌기의 형상을 변경할 수 있다. 즉 금형의 형상은 집광돌기의 형상과 동일한 형상이 음각 또는 양각으로 이루어져 있다.
한편, 상기 금형의 재질은 특별히 제한되는 것은 아니며, 금속재질로 이루어진 것이 바람직하다. 금속재질로 이루어진 상기 금형은 압착에 의한 라미네이션 공정으로 광포획층의 표면에 집광돌기를 형성하는 것이다. 집광돌기를 형성도록 하는 상기 금형은 필름의 라미네이션 과정에서 모듈의 평활도를 높이고 기포발생을 억제시키는 역할을 할 수 있다.
필름으로 적층을 통해 태양전지를 제조할 경우에 유리와 다르게 필름은 후면시트와 앞면시트간의 열팽창계수가 상이하여 라미네이션 이후 휨현상이 발생하고 태양광 모듈로서 상품가치가 떨어지는 문제점이 발생한다. 이러한 문제점을 보완하기 위해 동일한 열팽창계수의 물질을 사용하기 위해 상대적으로 가격이 높은 앞면시트를 후면시트로 사용하여야 하는 문제점이 있다. 따라서 본 발명의 금형을 사용하여 라미네이션을 진행할 경우 금형이 진공압축 과정에서 모듈에 일정 압력을 가해주고 열팽창에 따른 휨현상을 막아주는 효과가 있어 평활도를 높여 플렉서블한 모듈의 제조과정에 효과적이다.
또한 EVA(Ethylene-vinyl acetate) 등으로 봉지재를 사용할 경우, 라미네이션 과정에서 발생하는 아세트산으로 모듈내에서 기포를 발생하여 모듈의 효율을 저하시키는 문제점이 발생한다. 그러나, 본 발명에서와 같이 금형을 사용하게 될 경우 집광돌기 형성시에 봉지재에서 발생하는 가스의 이동 통로를 제공하고 라미네이션 과정에서 효과적으로 상기 가스가 제거되는 효과가 있다.
상기와 같이 광포획층에 집광돌기를 형성할 수 있는 금형을 준비한 다음, 진공 압착에 의한 라미네이션을 실시하여 일공정으로 태양전지 모듈을 생산할 수 있는 데, 상기 라미네이션을 위해 구성요소들을 적층할 수 있다. 즉, 아래에서부터 차례로 후면시트, 봉지재, 태양전지, 봉지재 및 앞면시트를 적층하고, 그리고 금형을 앞면시트 위에 적층한다.
상기 앞면시트는 집광돌기가 형성되는 광포획층이 되는 재료로서, 금형의 압착으로 인해 앞면시트의 표면에 집광돌기가 형성되어 광포획층이 이루어진다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 태양전지 모듈 중 광포획층의 집광돌기 형상을 나타낸 것이다.
바람직한 집광돌기의 형상은 다각뿔형상, 원뿔형상, 절두 다각뿔형상 및 절두 원뿔형상인 것이 바람직하다. 또한, 절두 다각뿔형상인 것이 더욱 바람직하다.
상기 절두 다각뿔형상은 다각의 각도에서 들어오는 빛을 효과적으로 포획할 수 있으며, 이는 추가로 태양광 모듈의 트렉킹(추적장치) 장비가 없어도 되는 효과가 있다. 또한 상부의 절두 부분은 직선으로 들어오는 빛을 통과함과 동시에 측면에서 들어온 빛의 광로길이를 증가시키는 효과가 가장 크다. 특히, 절두 팔각뿔 형상에서는 여러면의 각도에서 들어오는 빛을 효과적으로 포획하기에 적절한 형상이다. 광포획 기능을 증가시킴에 따라 높은 효율로 전기를 생산할 수 있게 된다.
상기 집광돌기를 형성하는 광포획층은 반사광의 양 및 계면에서의 광학적 손실을 최소화시킴과 동시에 산란에 의한 광의 광로길이를 증가시킴으로써 광포획 기능을 증가시킬 수 있다. 광포획층에 형성된 집광돌기를 통해 태양광의 입사각도와 상관없이 더 많은 입사광이 봉지재에 내재한 태양전지로 투과되면, 태양전지는 더 많은 전기를 생산할 수 있다.
또한, 상기 집광돌기의 크기는 밑면의 길이(L)는 밑면의 한 변 어느 점에서 직선으로 연결한 길이 중 가장 긴 길이를 밑면의 길이(L)이라 하면, 상기 집광돌기의 밑면의 길이(L)는 50 ~ 500㎛인 것이 바람직하다. 또한, 집광돌기의 높이(H)는 30 ~ 200㎛인 것이 바람직하다.
상기 범위내에서 집광돌기가 형성될 때, 빛을 효과적으로 산란시키면서 집광하여 광포획 기능을 증가시킨다.
또한, 상기 집광돌기가 형성된 광포획층은 표면적을 향상시키고, 빛을 효과적으로 산란시키면서 집광할 수 있다. 상기 집광돌기를 형성하도록 하는 금형은 라이네이팅 공정을 위해 후면시트, 봉지재, 태양전지, 봉지재 및 앞면시트가 놓여진 부분의 상부에 위치하게 된다.
금형의 압착에 의해 앞면시트에 형성되는 집광돌기의 형상은 절두 팔각뿔형상을 예로 설명한다. 상기 절두 팔각뿔형상은 팔각뿔 형상에서 상부가 절단된 형상을 뜻한다. 상기 절두 팔각뿔형상의 측면은 사다리꼴 형상이며, 평면은 팔각형 형상이다. 측면에 입사되는 광은 굴절 및 반사로 인해 산란을 일으켜 광로길이를 증가시킴으로써 광포획 기능을 증가시킨다.
광포획 기능을 증가시킴에 따라서, 높은 효율로 많은 전기를 생산할 수 있게 되는 것이다.
한편, 상기 광포획층을 이루는 앞면시트는 고분자수지로 이루어지는 것이 바람직하다.
즉, 압착에 의해 형상이 변형되는 것이어야 하므로 유리로 형성될 수는 없고, 형상변형이 자유로운 고분자수지인 것이 바람직하다. 광포획층을 형성할 수 있는 고분자수지의 예로는 폴리이서술폰(polyestersulfone), 폴리에틸렌(polyethyleme), 폴리카보네이트(polycarbonate), 폴리스티렌(polystyrene), 폴리에틸렌 테레프탈레이트(polyethylene terepthhalate), 폴리에틸렌 나프탈레이트(polyethylene naphthalate), 폴리부틸렌 테레프탈레이트(polybutylene terepthalate), 황화 폴리페닐렌(polyphenylene sulfide), 폴리프로필렌(polypropylene), 아라미드(aramid), 폴리아미데마이드(polyamideimide), 폴리이미드(polyimide), 아로마틱폴리이미드(aromaticpolyimide), 폴리에테르이미드(polyetherimide), 폴리비닐리덴 플로라이드(polyvinylidene fluoride), 아크릴로니트릴 부타딘스티렌(acrylonitrile butadienestyrene), 에틸렌 테트라플루오로에틸렌(Ethylene Tetrafluoroethylene) 및 염화 폴리비닐(polyvinyl chlorides) 등으로 이루어진 군에서 1이상 선택될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
본 발명에 의한 태양전지 모듈에서 상기 봉지재는 태양광이 통과하여 태양전지에 도달하게 하며, 외부로부터 태양전지를 보호하는 역할을 한다. 상기 봉지재로는 특별히 제한되는 것은 아니며, 통상적으로 봉지재로 사용되는 EVA(Ethylene-vinyl acetate) 고분자 수지를 이용할 수 있다. 상기 EVA 필름은 투명성, 완충성, 인장강도, 탄성, 방수성이 우수한 필름이다. 이외에도 폴리에틸렌(polyethyleme), 폴리카보네이트(polycarbonate), 폴리스티렌(polystyrene), 폴리에틸렌 테레프탈레이트(polyethylene terepthhalate), 폴리에틸렌 나프탈레이트(polyethylene naphthalate) 및 폴리비닐부티럴(polyvinyl butyral)등을 이용할 수도 있다.
또한, 후면시트는 방수, 절연 및 태양전지를 보호하며, 후면에서 태양 광을 반사하여 발전 효율을 높이는 역할을 한다. 상기 후면시트의 재질로는 특별히 제한되는 것은 아니나, 앞면시트와 동일한 재료를 사용할 수 있다. 즉, 폴리이서술폰(polyestersulfone), 폴리에틸렌(polyethyleme), 폴리카보네이트(polycarbonate), 폴리스티렌(polystyrene), 폴리에틸렌 테레프탈레이트(polyethylene terepthhalate), 폴리에틸렌 나프탈레이트(polyethylene naphthalate), 폴리부틸렌 테레프탈레이트(polybutylene terepthalate), 황화 폴리페닐렌(polyphenylene sulfide), 폴리프로필렌(polypropylene), 아라미드(aramid), 폴리아미데마이드(polyamideimide), 폴리이미드(polyimide), 아로마틱폴리이미드(aromaticpolyimide), 폴리에테르이미드(polyetherimide), 폴리비닐리덴 플로라이드(polyvinylidene fluoride), 아크릴로니트릴 부타딘스티렌(acrylonitrile butadienestyrene), 에틸렌 테트라플루오로에틸렌(Ethylene Tetrafluoroethylene) 및 염화 폴리비닐(polyvinyl chlorides) 등으로 이루어진 군에서 1이상 선택될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 후면시트, 봉지재, 태양전지, 봉지재 및 앞면시트를 적층하고, 그리고 금형을 앞면시트 위에 적층한 다음, 고온의 압착에 의한 라미네이션 공정을 이용하여 도 1과 같은 구조로 태양전지 모듈이 완성된다. 상기 앞면시트는 금형에 의해 집광돌기가 형성된 광포획층을 형성하게 된다. 상기 라미네이션 공정시 가해지는 열은 130 내지 180℃ 인 것이 바람직하다.
상기의 제조공정으로 제조된 태양전지 모듈은 산란도가 50 내지 80%이며, 산란투과량이 50 내지 70%이다.
이하, 본 발명의 실시예에 대하여 자세히 설명한다.
실시예 1
먼저, 금속으로 형성된 금형을 형성하는 데, 상기 금형은 절두 정팔각뿔형을 음각으로 형성한다. 다음으로 앞면시트 및 후면시트는 폴리에틸렌(polyethyleme)으로 하고, EVA 필름을 봉지재로 하여, 후면시트, 봉지재, 태양전지, 봉지재 및 앞면시트의 순서로 적층한 다음, 금형을 상기 앞면시트 상에 위치시켜 압착하여 라미네이션 한다. 금형으로 형성된 절두 정팔각형뿔의 집광돌기는 밑면의 길이(L)가 100㎛, 높이(H)는 40㎛로 한다. 상기 라미네이션으로 인해 앞면시트에 절두 정팔각뿔형의 집광돌기가 형성된 광포획층을 형성한 태양전지 모듈을 완성한다.
실시예 2
실시예 1과 동일하게 실시하되, 앞면시트는 폴리에틸렌 테레프탈레이트(polyethylene terepthhalate)를 이용하였으며, 금형으로 형성된 절두 정팔각형뿔의 집광돌기는 밑면의 길이(L)가 500㎛, 높이(H)는 200㎛로 하여 태양전지 모듈을 완성하였다.
실시예 3
실시예 1과 동일하게 실시하되, 절두 육각뿔 형상으로 금형을 제조하여 집광돌기를 형성한다. 집광돌기의 밑면의 길이(L)가 50㎛, 높이(H)는 30㎛로 하여 태양전지 모듈을 완성한다.
실시예 4
실시예 2과 동일하게 실시하되, 절두 육각뿔 형상으로 금형을 제조하여 집광돌기를 형성한다. 집광돌기의 밑면의 길이(L)가 200㎛, 높이(H)는 100㎛로 하여 태양전지 모듈을 완성한다.
비교예 1
앞면시트 및 후면시트는 폴리에틸렌(polyethyleme)으로 하고, EVA 필름을 봉지재로 하여 실시예 1과 같은 재료로 태양전지 모듈을 제조하는 데, 금형을 이용하지 않았으며, 집광돌기를 형성하지 않고 라미네이션 과정에 의해 태양전지 모듈을 완성하였다.
표 1
구 분 전체투광도(%) 산란도(%) 산란투과량(%) 평행투과량(%)
실시예 1 91.20 61.72 56.29 34.91
실시예 2 90.08 55.56 50.05 40.03
실시예 3 93.40 76.63 69.85 22.46
실시예 4 90.53 58.75 53.19 37.34
비교예 1 88.59 11.62 10.29 78.30
실험방법
JIS K7136 표준방법에 의하여 NDH 5000W 헤이즈미터(니폰덴쇼쿠 인더스트리 (Nippon Denshoku Industries Co.,Ltd.))로 전체투광도(%), 산란투과량(%) 등을 측정함.
이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능함은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 명백할 것이다.

Claims (10)

  1. 태양전지 모듈에 있어서, 태양 광을 투과시켜 빛을 집광시키는 광포획층;
    태양 광에 의해 전력을 생산하는 다수 개의 태양전지;
    상기 태양광이 통과되어 태양전지에 도달하게 하고 외부로부터 태양전지를 보호하는 봉지재; 및
    태양전지를 보호하고 뒷면에서 태양 광을 반사하여 발전 효율을 높이는 후면 시트를 포함하되,
    상기 광포획층은 고분자 수지로 이루어지며 집광돌기를 포함하는 것을 특징으로 하는 태양전지 모듈.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 집광돌기는 다각뿔형상, 원뿔형상, 절두 다각뿔형상, 절두 원뿔형상인 것을 특징으로 하는 태양전지 모듈.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 집광돌기의 밑면의 길이(L)는 50 ~ 500㎛이며, 집광돌기의 높이(H)는 30 ~ 200㎛인 것을 특징으로 하는 태양전지 모듈.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 광포획층은 폴리이서술폰(polyestersulfone), 폴리에틸렌(polyethyleme), 폴리카보네이트(polycarbonate), 폴리스티렌(polystyrene), 폴리에틸렌 테레프탈레이트(polyethylene terepthhalate), 폴리에틸렌 나프탈레이트(polyethylene naphthalate), 폴리부틸렌 테레프탈레이트(polybutylene terepthalate), 황화 폴리페닐렌(polyphenylene sulfide), 폴리프로필렌(polypropylene), 아라미드(aramid), 폴리아미데마이드(polyamideimide), 폴리이미드(polyimide), 아로마틱폴리이미드(aromaticpolyimide), 폴리에테르이미드(polyetherimide), 폴리비닐리덴 플로라이드(polyvinylidene fluoride), 아크릴로니트릴 부타딘 스티렌(acrylonitrile butadienestyrene), 에틸렌 테트라플루오로에틸렌(Ethylene Tetrafluoroethylene) 및 염화 폴리비닐(polyvinyl chlorides)로 이루어진 군에서 1이상 선택되는 것을 특징으로 하는 태양전지 모듈.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 봉지재는 EVA, 폴리에틸렌(polyethyleme), 폴리카보네이트(polycarbonate), 폴리스티렌(polystyrene), 폴리에틸렌 테레프탈레이트(polyethylene terepthhalate), 폴리에틸렌 나프탈레이트(polyethylene naphthalate) 및 폴리비닐부티럴(polyvinyl butyral)로 이루어진 군에서 1이상 선택되는 것을 특징으로 하는 태양전지 모듈.
  6. 태양전지 모듈 제조방법에 있어서,
    집광돌기를 형성하는 금형 준비단계;
    후면시트, 봉지재, 태양전지, 봉지재 및 앞면시트의 순서로 적층하는 단계; 및
    상기 금형을 통해 압착하여 적층된 모듈을 라미네이션하는 단계를 포함하되,
    상기 금형을 통해 앞면시트에 집광돌기를 형성하여 광포획층을 형성하는 것을 특징으로 하는 태양전지 모듈 제조방법.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 집광돌기는 다각뿔형상, 원뿔형상, 절두 다각뿔형상, 절두 원뿔형상인 것을 특징으로 하는 전지 모듈 제조방법.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 집광돌기의 밑면의 길이(L)는 50 ~ 500㎛이며, 집광돌기의 높이(H)는 30 ~ 200㎛인 것을 특징으로 하는 태양전지 모듈 제조방법.
  9. 제6항에 있어서,
    상기 광포획층은 폴리이서술폰(polyestersulfone), 폴리에틸렌(polyethyleme), 폴리카보네이트(polycarbonate), 폴리스티렌(polystyrene), 폴리에틸렌 테레프탈레이트(polyethylene terepthhalate), 폴리에틸렌 나프탈레이트(polyethylene naphthalate), 폴리부틸렌 테레프탈레이트(polybutylene terepthalate), 황화 폴리페닐렌(polyphenylene sulfide), 폴리프로필렌(polypropylene), 아라미드(aramid), 폴리아미데마이드(polyamideimide), 폴리이미드(polyimide), 아로마틱폴리이미드(aromaticpolyimide), 폴리에테르이미드(polyetherimide), 폴리비닐리덴 플로라이드(polyvinylidene fluoride), 아크릴로니트릴 부타딘 스티렌(acrylonitrile butadienestyrene), 에틸렌 테트라플루오로에틸렌(Ethylene Tetrafluoroethylene) 및 염화 폴리비닐(polyvinyl chlorides), 폴리비닐리덴 플로라이드(polyvinylidene fluoride)로 이루어진 군에서 1이상 선택되는 것을 특징으로 하는 태양전지 모듈 제조방법.
  10. 제6항에 있어서,
    상기 봉지재는 상기 봉지재는 EVA, 폴리에틸렌(polyethyleme), 폴리카보네이트(polycarbonate), 폴리스티렌(polystyrene), 폴리에틸렌 테레프탈레이트(polyethylene terepthhalate), 폴리에틸렌 나프탈레이트(polyethylene naphthalate) 및 폴리비닐부티럴(polyvinyl butyral)로 이루어진 군에서 1이상 선택되는 것을 특징으로 하는 태양전지 모듈 제조방법.
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