KR102043111B1 - 태양광 모듈 제조 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 태양광 모듈 및 태양광 모듈 제조 방법에 관한 것으로, 본 발명에 따른 태양광 모듈 제조 방법은 미리 결정된 CPC(Compound Parabolic Concentrator) 형상에 대응되는 형상을 갖는 금형에 플라스틱을 사출시키는 단계; 상기 사출되어 상기 CPC 형상을 갖는 플라스틱 프레임에 반사 필름을 접착하는 단계; 및 상기 플라스틱 프레임을 태양 전지를 포함하는 바닥 프레임과 접착하는 단계를 포함한다. 본 발명에 따르면, 고 반사도를 갖는 반사 필름을 대량/저가의 필름 공정 기술로 제작하고 이를 반사거울 형상을 갖는 플라스틱 프레임에 형성하는 기술을 적용하고 이를 사용하여 집광형 태양광/열 모듈 제작할 수 있다. 또한, 본 발명에 따르면 가공 표면 또는 형상 제작에 있어 정밀도를 필요로 하지 않는 프레임 제작 기술을 적용하고 고 반사도를 갖는 반사필름을 접목함으로써 제조 기술상 장점을 가지며 반사 필름을 적용한 CPC 집광 구조를 적용함으로써 태양광 입사 단면적당 사용되는 태양전지 또는 태양열 부의 단면적을 줄일 수 있다.

Description

태양광 모듈 제조 방법{Method for producing a solar module}

본 발명은 태양광 모듈 및 태양광 모듈 제조 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 집광형 태양광 모듈 및 집광형 태양광 모듈 제조 방법에 관한 것이다.

일반적으로 태양광 발전장치의 집광유닛은 태양광을 집광하는 집광렌즈, 집광된 태양광을 흡수하여 전기 에너지로 변환시키는 솔라셀, 솔라셀이 직렬 또는 병렬 연결된 태양전지모듈, 집광렌즈와 태양전지모듈을 연결 지지하는 프레임 및 집광된 태양광으로 인해 온도가 상승된 태양전지모듈을 냉각하는 방열수단으로 구성된다.

솔라셀은 실리콘(Si)등의 반도체(semiconductor) 소자로 제조되어, 빛에너지(광자)가 투입되면 전자의 이동이 일어나서 전류가 흐르고 전기가 발생하는 원리를 이용하는 것으로서, 일면이 n(egative)-도체이고, 타측면은 p(ositive)-도체의 규소판으로 된 단결정(monocrystalline), 다결정(polycrystalline), 비결정질(amorphous) 등이 주로 많이 이용되고 있다.

US 6,653,551 특허의 경우 세 개의 광학 렌즈를 적용하여 집광형 태양광 모듈을 구성하는 것을 특징으로 한다. 이때 기존 기술과 달리 1차 집광 렌즈를 2개의 저집광 렌즈로 분리하여 고집광을 구현하는 기술을 적용하는 것을 특징으로 한다. US 2008/0210292 특허의 경우 compound parabolic concentrator(CPC) 집광기를 구성함에 있어 투과형 코팅으로 보호된 층을 갖는 Al foil을 적용하여 상부의 덮개도 제거하는 것을 특징으로 하는 집광형 태양광 모듈 제작방법에 관한 것이다.

하지만, 기존의 집광형 태양광 모듈은 구조가 복잡하며, 고비용이 요구된다는 단점을 가지고 있다.

본 발명이 해결하려는 과제는 제작이 용이한 집광형 태양광 모듈을 제안함에 있다. 본 발명의 해결하려는 또 다른 과제는 고반사도를 갖는 반사 필름을 제안함에 있다.

상기 기술적 과제를 해결하기 위한 태양광 모듈 제조 방법은 미리 결정된 CPC(Compound Parabolic Concentrator) 형상에 대응되는 형상을 갖는 금형에 플라스틱을 압출시키는 단계; 상기 압출되어 상기 CPC 형상을 갖는 플라스틱 프레임에 반사 필름을 접착하는 단계; 및 상기 플라스틱 프레임을 태양 전지를 포함하는 바닥 프레임과 접착하는 단계를 포함하고, 상기 반사 필름은, 접착 또는 점착제 상단에 형성된 유연기판 상에 형성된 금속층과, 상기 금속층 상에 형성된 반사 방지막 코팅층, 상기 코팅층을 보호 코팅층 및 상기 보호 코팅층 상에 형성된 보호 필름을 포함한다.

상기 반사 필름은, 유연 기판에 금속 물질을 증착시켜 상기 금속층을 형성하는 단계; 및 상기 증착되어 형성된 반사막을 보호하기 위한 보호 용제를 코팅하거나 또는 보호막을 형성하여 상기 보호 코팅층을 형성하는 단계로 제조되는 것이 바람직하다.

상기 기술적 과제를 해결하기 위한 태양광 모듈 제조 방법은 반사 필름을 미리 결정된 CPC(Compound Parabolic Concentrator) 형상에 대응되는 형상을 갖는 금형의 면에 안착시키는 단계; 상기 반사 필름이 안착된 금형에 플라스틱을 사출시키는 단계; 및 상기 사출되어 상기 CPC 형상을 갖는 플라스틱 프레임을 태양 전지를 포함하는 바닥 프레임과 접착하는 단계를 포함하고, 상기 반사 필름은, 접착 또는 점착제 상단에 형성된 유연기판 상에 형성된 금속층과, 상기 금속층 상에 형성된 반사 방지막 코팅층, 상기 코팅층을 보호 코팅층 및 상기 보호 코팅층 상에 형성된 보호 필름을 포함한다.

유연 기판에 금속 물질을 증착시켜 상기 금속층을 형성하는 단계; 및 상기 증착되어 형성된 반사막을 보호하기 위한 보호 용제를 코팅하거나 또는 보호막을 형성하여 상기 보호 코팅층을 형성하는 단계로 제조되는 것이 바람직하다.

본 발명에 따르면, 고 반사도를 갖는 반사 필름을 대량/저가의 필름 공정 기술로 제작하고 이를 반사거울 형상을 갖는 플라스틱 프레임에 형성하는 기술을 적용하고 이를 사용하여 집광형 태양광/열 모듈 제작할 수 있다.

또한, 본 발명에 따르면 가공 표면 또는 형상 제작에 있어 정밀도를 필요로 하지 않는 프레임 제작 기술을 적용하고 고 반사도를 갖는 반사필름을 접목함으로써 제조 기술상 장점을 가지며 반사 필름을 적용한 CPC 집광 구조를 적용함으로써 태양광 입사 단면적당 사용되는 태양전지 또는 태양열 부의 단면적을 줄일 수 있는 장점을 갖는다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 CPC 형상 구조를 갖는 저집광 반사형 태양광 모듈을 나타내는 예시도이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 CPC 형상 구조를 갖는 플라스틱 프레임의 제조과정을 나타내는 예시도이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 반사필름의 제조과정을 나타내는 예시도이다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 CPC 형상 구조를 갖는 플라스틱 프레임의 제조과정을 나타내는 예시도이다.
도 5 내지 7은 본 발명의 일실시예에 따른 태양전지 셀을 나타내는 예시도이다.
도 8 내지 도 10은 본 발명의 일실시예에 따른 플라스틱 프레임을 태양전지 셀과 부착한 것을 나타내는 예시도이다.
도 11은 본 발명의 일실시예에 따른 일체형 플라스틱 프레임을 태양전지 셀과 부착한 것을 나타내는 예시도이다.
도 12 내지 도 14는 본 발명의 일실시예에 따른 플라스틱 프레임을 냉각 구조를 갖는 태양전지 셀과 부착한 것을 나타내는 예시도이다.
도 15는 본 발명의 일실시예에 따른 태양전지 모듈을 어레이로 구성한 것을 나타내는 예시도이다.
도 16 내지 도 18은 본 발명의 일실시예에 따른 고집광 태양광 모듈의 구성을 나타내는 예시도이다.
도 19는 본 발명의 일실시예에 따른 비대칭 곡면을 갖는 태양광 모듈의 구성을 나타내는 예시도이다.
도 20a 내지 20e는 본 발명의 일실시예에 따른 비대칭 곡면을 갖는 태양광 모듈의 반사 필름 구성을 나타내는 예시도이다.

이하의 내용은 단지 발명의 원리를 예시한다. 그러므로 당업자는 비록 본 명세서에 명확히 설명되거나 도시되지 않았지만 발명의 원리를 구현하고 발명의 개념과 범위에 포함된 다양한 장치를 발명할 수 있는 것이다. 또한, 본 명세서에 열거된 모든 조건부 용어 및 실시예들은 원칙적으로, 발명의 개념이 이해되도록 하기 위한 목적으로만 명백히 의도되고, 이와같이 특별히 열거된 실시예들 및 상태들에 제한적이지 않는 것으로 이해되어야 한다.

상술한 목적, 특징 및 장점은 첨부된 도면과 관련한 다음의 상세한 설명을 통하여 보다 분명해 질 것이며, 그에 따라 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 것이다.

또한, 발명을 설명함에 있어서 발명과 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에 그 상세한 설명을 생략하기로 한다. 이하에는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대해 상세하게 설명한다.

본 발명에서 도 1과 같은 CPC 형상 구조를 갖는 저집광 반사형 태양광 모듈을 제작하는 방법은 다음과 같다.

도 1에 따른 태양광 모듈은 강화유리(10), 태양광/열 셀(20), EVA(ethylene vinyl acetate) 또는 접착제(30), 메탈 프레임 또는 강화유리(40), 플라스틱 프레임(50), 반사 필름(60)으로 구성된다.

CPC 형상의 플라스틱 프레임(50)을 제작하고 반사 필름(60)을 형성하는 방법과 반사 필름(60)을 사용하여 플라스틱 프레임(50)을 동시 성형하는 두가지 방법으로 제작될 수 있다.

먼저, 플라스틱 프레임(50)을 제작하고 반사 필름(60)을 형성하는 방법은 다음과 같다.

도 2 및 도 3은 CPC 형상의 플라스틱 프레임을 압출 방식으로 제작하고 반사 필름을 형성하는 방법에 대한 개요도를 나타낸다. 본 실시예에 따른 태양광 모듈 제조 방법은 반사 필름의 제작단계, 플라스틱 프레임 압출 단계, 반사 필름 접착 단계로 구성된다.

태양광 모듈의 제조에 앞서, 먼저 도 3을 참조하여 반사 필름의 제작 방법에 대하여 설명하면, 본 발명에 따르면 반사 필름 제작 단계는 PET와 같은 필름상에 형성되는 것이 가장 바람직하다. 반사 기능을 얻기 위해서는 Al, Ag, Ni 등의 금속 박막 증착을 통해 가능하다. 또한, 인쇄 전자와 같이 금속입자가 함유된 용제를 코팅하고 이를 경화하여 금속 박막면을 형성하는 것으로도 가능하다.　 금속 박막 표면은 보호를 위해 투명한 유전박막을 추가로 형성하는 것이 가능하다. 일반적으로 SiO2 박막 증착 또는 투명 에폭시 등을 적용하는 것이 바람직하다. 이에 대해서는 도 20을 참조하여 아래에서 보다 상세히 설명한다.

이하, 도 2를 참조하여 본 실시예에 따른 플라스틱 프레임(130)의 제조방법에 대하여 설명하면, 플라스틱 프레임 압출 단계(a)는 CPC 형상을 갖는 금형(110)을 사용하여 플라스틱 재료(ABS, PC, PMMA 등 다양한 소재 적용 가능함.)를 압출 또는 사출하여 제작할 수 있다. 압출로 플라스틱 프레임(120)을 제작할 경우 금형의 단면 구조를 활용함으로 금형 제작 단가가 절감되는 특징을 갖고 있다. 압출 또는 사출 금형을 이용하여 플라스틱 프레임(120)을 제작하고(b) 반사 필름(130)을 접착제, 열경화 에폭시, 자외선 에폭시, 핫멜트, 양면접착테이프 등의 다양한 접착방식으로 접착하여 완료할 수 있다(c).

두 번째로 반사 필름을 사용하여 CPC 형상을 동시 성형하는 방법은 도 4와 같다.

도 4에 따른 플라스틱 프레임의 제조 방법은 반사 필름의 제작단계, 반사 필름의 포밍 단계, 반사 필름의 삽입 단계, 플라스틱 프레임 사출 단계로 구성된다. 또는, 반사 필름의 제작단계, 반사 필름의 삽입 단계, 플라스틱 프레임 사출 단계로 구성될 수 있다.

도 4는 반사 필름을 사용하여 플라스틱 프레임을 동시 성형하는 방법에 대한 개요도를 나타낸다.

반사 필름을 포밍 또는 삽입하고 동시 사출하여 제작을 하는 경우 플라스틱 프레임과 반사필름의 별도의 접착 공정을 필요로 하지 않는 장점을 갖고 있다.

상세한 제작방법은 다음과 같다.

반사 필름 제작 단계는 PET와 같은 필름상에 형성되는 것이 가장 바람직하다. 반사 기능을 얻기 위해서는 Al, Ag, Ni 등의 금속 박막 증착을 통해 가능하다. 또한, 인쇄 전자와 같이 금속입자가 함유된 용제를 코팅하고 이를 경화하여 금속 박막면을 형성하는 것으로도 가능하다.　 금속 박막 표면은 보호를 위해 투명한 유전박막을 추가로 형성하는 것이 가능하다. 일반적으로 SiO2 박막 증착 또는 투명 에폭시 등을 적용하는 것이 바람직하다.

반사 필름의 포밍 단계(a)는 반사 필름에 열을 인가하여 변형이 가능하도록 한 뒤, 진공 또는 공압을 인가하여 포밍 성형을 위한 포밍 금형(210)에 압착이 되도록 한 후 냉각하여 반사 필름의 포밍 단계를 완료한다(b).

반사 필름의 삽입 단계(c)는 포밍 성형을 한 반사 필름 또는 성형을 하지 않은 반사 필름(220)을 CPC 형상을 갖는 플라스틱 프레임을 제작하기 위한 금형(230)에 삽입하는 공정이다. 포밍을 한 반사 필름(220)은 플라스틱 프레임 금형에 안착이 되도록 성형이 되어 있어 장착이 용이하며, 또한 포밍을 하지 않은 반사 필름(220)을 적용하여 사출을 하는 경우는 반사 필름이 금형에 잘 안착이 되어 성형이 되도록 공정 조건을 최적화할 필요가 있다.

금형을 결합하는 단계(d)는 반사 필름(220)이 금형(230)에 안착된 후 플라스틱 재료(250)를 주입부가 형성된 다른 금형(240)을 결합하고, 플라스틱 프레임 사출 단계(e)는 주입부를 통해 플라스틱 재료(250)를 삽입하고 냉각을 함으로써 원하는 CPC 형상을 갖는 반사 필름(220)이 부착된 플라스틱 프레임(260) 제작이 완료되도록 한다(f). 플라스틱 프레임 사출 단계(e)는 CPC 형상을 갖는 금형을 사용하여 플라스틱 재료(ABS, PC, PVC, PMMA 등 다양한 플라스틱 소재 적용 가능함.)(250)를 사출하여 제작할 수 있다.

본 발명에서는 플라스틱 프레임(120, 260)을 CPC 형상 구조를 갖도록 제작하고 이의 표면에 고반사도를 갖는 반사체(130, 220)를 구성하고 태양전지/태양열 부와 패키징 함으로써 저집광 반사형 모듈을 구성하는 것을 특징으로 한다.

모듈을 구성하는 단계에 대한 상세 설명은 다음과 같다.

상기에서 기술한 CPC 형상 구조를 갖는 플라스틱 프레임(120, 260)을 태양전지 또는 태양열 부가 부착이 된 바닥 프레임과 정렬 고정하는 단계, 제작된 태양광 모듈을 패키징 또는 몰딩하는 단계로 완료된다.

도 5 내지 도 7은 태양전지를 포함하는 바닥 프레임(300)을 구성하는 예시이다.

도 5 내지 도 7에 따른 방법으로 제작된 바닥 프레임(300)에 CPC 형상 구조를 갖는 플라스틱 프레임을 부착하고 접착제 등으로 고정함으로써 완료한다.

CPC 형상 구조를 갖는 플라스틱 프레임을 태양전지가 부착이 된 바닥 프레임과 정렬 고정하는 단계에서 태양전지(320)는 Si 솔라셀, Thin Film Solar cell, OPV, DSSC, CIGS, Compound semiconductor(화합물 반도체) 등 다양한 태양전지 셀을 적용하는 것이 가능하다. 도 5를 참조하면, 일반적인 실리콘 태양광 모듈은 강화 유리(310)/태양전지(320)/EVA(330)/Backsheet(340)구조로 되어 있으며 이를 알루미늄 프로파일 외곽 프레임으로 고정하여 완료한다. 본 발명에서 가장 적합한 바닥 프레임(300)의 구조는 도 5와 동일하게 구성하는 방법 또는 도 6에 따라 강화 유리(310)/태양전지(320)/EVA(330)/금속 프레임 또는 강화유리(350)를 적용하는 방법이 가능하다. 또한, 태양전지/EVA 또는 접착제/metal frame 또는 강화유리를 제작하고 도 8과 같이 태양전지 상부의 표면보호층 강화유리/EVA를 실리콘, 에폭시 등과 같은 보호층(360)으로 변경하여 적용하는 것도 가능하다.

이때, 금속 프레임(350)은 태양전지(320)를 적용하는 경우 온도상승에 따른 태양전지 효율 저하를 줄이기 위해 방열핀 구조를 갖도록 제작하거나 방열핀을 부착하여 적용될 수도 있다. 또한, 태양전지(320)와 하부 태양전지(320)를 접착하는 접착제(330)의 경우 열전도성이 높은 양면 테이프 등을 적용하여 달리 적용될 수도 있다.　 금속 프레임(350)은 평판형 또는 원형 히트파이프로 구성될 수도 있다. 또한, 금속 프레임(350)을 냉각수가 흐를수 있는 채널형으로 구성할 수도 있다.

제작된 태양광 모듈을 패키징 또는 몰딩하는 단계는 상기에서 완료된 프레임을(120, 260) 알루미늄 프레임 등으로 구성된 외곽 프레임과 고정하고 상부에 강화유리로 몰딩하여 제작을 완료할 수 있다. 이때, 반사 필름 표면에 하드 코팅을 추가로 하여 상부에 강화 유리를 제거하는 구성을 할 수도 있다.

다음 도 8 내지 도 10은 플라스틱 프레임(120, 260)을 바닥 프레임(300)과 부착한 예시를 나타낸다. 도 5 내지 도 7과 같은 태양전지 구성에 플라스틱 프레임(120, 260)을 적용하는 경우에 대한 예시이다. 이와 달리 다양한 구성 방법으로 적용될 수도 있다. 예를 들어, 본 실시예에서 플라스틱 프레임(120, 260)은 도 8내지 10의 분할 구조와 달리 도 11과 같이 일체형으로 제작되어 모듈 구성이 되어 질 수도 있다.

또한, 도 7에서 금속 프레임(350)은 다음 도 12와 같이 냉각 핀 구조(410)를 갖도록 제작되어 집광으로 발생한 열을 효율적으로 배출하기 위해 적용될 수도 있다.

또한, 냉각 핀(410)은 내부에 알코올과 같은 액체를 포함하는 히트파이프 구조(510)로 도 13과 같이 제작될 수도 있다.

또는 금속 프레임(350)은 냉각수가 들어오고 나갈 수 있는 구조를 갖도록 구성될 수도 있다. 금속 프레임(350) 내부는 냉각수가 효율적으로 태양전지의 열을 흡수하도록 도 14와 같은 형상(610)을 갖도록 제작될 수 있다.

본 발명에서 제작된 플라스틱 프레임(120, 260)을 적용한 태양전지 모듈은 어레이로 구성이 되며 도 15와 같이 제조될 수 있다.

이때, 고 반사도 필름을 갖도록 제작된 CPC 집광 소자는 일반적으로 저집광 소자에 적용됨이 바람직하다. 또한, CPC 집광 소자는 넓은 허용각을 갖는 장점이 있으며 이는 고집광 태양광 모듈의 이차 광학 렌즈로 적용될 수 있다.

따라서, 본 발명에서 개발된 구성을 고집광 태양광 모듈의 이차 광학 렌즈로 적용하여 모듈을 구성하는 예는 도 16과 같다.

도 16에서와 같이 본 발명에서 고안한 광학 소자(730)를 이차 광학 렌즈 소자로 적용하고 고집광 태양광 모듈용 일차 렌즈(720)을 적용하여 태양광 입사각(710)1에 덜 민감한 고집광형 태양광 모듈 제작이 가능하다.

나아가, 도 17와 같이 고집광형 태양광 모듈 제작의 경우 태양광/열 셀 소자에 균일한 분포를 갖는 태양광이 전달되도록 하여 태양광 흡수에 따른 온도 분포가 가급적 동일하도록 함으로써 더 효율이 좋은 모듈 제작이 가능하다. 이를 위해 상기 도에서와 같이 추가적인 태양광 균일화 렌즈(810)을 적용하여 모듈을 제작할 수도 있다.

다음 도 18은 집광형 렌즈 소자를 적용한 태양광 모듈 중 반사형 집광형 태양광/열 모듈 제작 방식의 한가지 예시를 나타낸다. 도에서와 같이 본 발명에서 특징으로 하는 반사 필름을 CPC 형태의 플라스틱 프레임과 일체화 하는 공정을 사용하여 도 13에서와 같이 반사형 플라스틱 프레임(910)에 적용하여 구성하고 입사되는 태양광을 태양광/열 소자(920)에 집광을 함으로써 집광형 태양광/열 모듈을 제작하는 것도 가능하다.

도 19는 비대칭 곡면을 갖는 반사 태양광 모듈을 도시하고 있다.

대칭형 곡면을 갖는 태양광 모듈은 태양의 고도가 가장 높은 경우를 기준으로 수직 입사가 되도록 태양광 모듈의 경사 각도를 설정한다. 이에 비해 비대칭 곡면을 갖는 태양광 모듈(1010)은 도 14에 도시되어 있는 바와 같이 모듈을 수직으로 세운 상태에서 태양의 고도가 가장 높은 경우에도 대칭형 곡면 구조에서의 수직 입사와 같은 효과가 발생하도록 하는 특징을 갖는다. 즉, 이러한 구조는 건물의 수직 벽면상에 태양광 모듈을 거치하는 경우에 적합하다.

이하, 도 20a 내지 20e를 참조하여, 본 발명의 일실시예에 따른 반사 필름 제작 과정을 보다 상세히 설명한다.

도 20a는 고반사도를 갖는 반사 필름을 제작함에 있어 반사도 특성을 더욱 향상시키기 위해 다층 박막을 형성하여 제작하는 방안을 제안한다. 슬롯다이 코팅된 은 반사 필름 기판상에 전해/무전해 도금 또는 진공 증착 및 인쇄 공정을 적용하며, 반사도를 향상시키는 다층 기술을 적용하여 반사 필름을 제작할 수도 있다. 이때 도 5와 같이 다층을 형성하여 반사 필름의 반사도와 반사 파장 스펙트럼 폭을 넓히는 두 가지 장점을 갖는다.

도 20b는 본 발명의 일실시 예에 따른 반사 필름 제작 과정을 도시하고 있다.

특히, 도 20b는 고반사도를 갖는 반사 필름을 제작함에 있어 반사도 특성을 더욱 향상시키기 위해 다층 박막을 형성하는 예를 도시하고 있다. 슬롯다이 코팅된 은 반사 필름 기판상에 전해/무전해 도금 또는 진공 증착 및 인쇄 공정을 적용하여 NiCr/SiNx 층을 형성하여 반사도를 향상시키는 다층 기술을 적용하여 반사 필름을 제작한다. 이러한 다층 박막 고반사막 코팅 기술은 도 20c와 같이 고 굴절률과 저 굴절률 산화막 물질을 적용하여 더욱 우수한 반사 방지막 특성을 갖는 필름 제작도 가능하다.

다층 반사 필름을 제작함에 도 20d와 같이 기존의 알루미늄 증착 필름을 적용하는 방법도 가능하다. 알루미늄 증착 필름상에 슬롯다이 코팅으로 실버 잉크를 형성하여 다층 필름을 제작할 수도 있다. 이때, 알루미늄 증착 필름상에 실버 잉크 슬롯 다이 코팅을 바로 진행할 수도 있으며 알루미늄 상부에 금속 또는 산화막 물질을 증착 또는 잉크 코팅하여 제작 후 실버 잉크를 슬롯 다이 코팅하여 제작되어질 수도 있다. 중간에 추가적인 금속 또는 산화막 물질을 증착함으로써 잉크 건조 후 박막의 부착력을 향상할 수도 있고 반사도의 향상을 위해 저굴절률의 투명 산화막 물질을 추가하는 효과도 있다.

도 20e는 silver와 Al 층의 순서를 바꾸어 반사 필름을 제작하는 예를 도시하고 있다.

이때, 반사 필름의 제조는 기존 박막 증착 또는 글래스 미러와 달리 인쇄 전자 기술을 이용하여 제작한다. 본 발명에서는 유연한 기판상에 롤투롤 공정인 슬롯 다이 코팅과 같은 인쇄 공정을 이용하여 은 잉크를 코팅하고 이를 경화하여 고 반사도를 갖는 반사 필름을 제작하고 이를 집광형 태양광/열 모듈 제작에 적용하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에서 특징으로 하는 반사 필름 제조 과정은 유연한 기판상에 슬롯다이 코팅 후 경화 건조된 두께 1um이하의 나노박막을 갖는 은 반사막을 형성하는 1단계, 은 반사막 상부에 반사 방지막과 보호 코팅을 형성하는 2단계, 공정이 완료된 은 반사막 표면을 이형이 가능한 보호 필름으로 합지하는 3단계, 은 반사막이 형성된 유연한 기판 반대면에 점착 또는 접착용 실리콘 또는 아크릴 막을 코팅, 건조하여 형성하는 4단계를 포함한다. 여기서 4단계와 1 내지 3단계는 역순으로 진행되어도 무관하다.

반사 필름 제조 과정에서 유연한 기판은 투명/불투명 또는 고온/저온 등과 같은 용도 구분 없이 은 잉크와 부착력이 있는 기판으로 선정 적용이 가능하다. 가장 바람직한 예로는 PET, PVC, PC, PMMA, TPU, PI 필름 등을 적용할 수 있다.

고 반사도를 갖는 반사 필름을 대량/저가의 R2R 공정 기술로 제작하고 이를 반사거울 형상을 갖는 반사 프레임에 부착을 함으로써 고 반사도를 갖는 반사미러 부품을 제작하여 집광형 태양광/열 모듈 제작 기술에 적용하는 것이 본 발명의 특징이다.

상술한 방식으로 제작된 고반사도 필름 상에 고 굴절률과 저 굴절률을 갖는 산화막 물질을 교번 증착 또는 잉크 코팅 건조함으로써 추가적인 반사도 향상 및 광 스펙트럼 폭을 넓히는 장점을 갖도록 제작되어질 수 있다.

롤투롤 방식의 인쇄 전자 공정을 이용한 고 반사도 필름을 갖도록 제작된 CPC 집광 소자는 일반적으로 저집광 소자에 적용되는 것이 바람직하다. 또한, CPC 집광 소자는 넓은 허용각을 갖는 장점이 있으며 이는 고집광 태양광 모듈의 이차 광학 렌즈로 적용될 수 있다.

이상의 본 발명에 따르면 고 반사도를 갖는 반사 필름을 대량/저가의 필름 공정 기술로 제작하고 이를 반사거울 형상을 갖는 플라스틱 프레임에 형성하는 기술을 적용하고 이를 사용하여 집광형 태양광/열 모듈 제작할 수 있다.

즉, 반사 필름을 적용한 플라스틱 프레임은 일반적으로 금속에 미러형상을 갖도록 제작하려면 표면에 정밀한 가공과 폴리싱 공정을 필요로 하며 이는 고가의 공정이므로, 본 발명에서는 가공 표면 또는 형상 제작에 있어 정밀도를 필요로 하지 않는 프레임 제작 기술을 적용하고 고반사도를 갖는 반사필름을 접목함으로써 제조 기술상 장점을 가진다. 또한, 반사 필름을 적용한 CPC 집광 구조를 적용함으로써 태양광 입사 단면적당 사용되는 태양전지 또는 태양열 부의 단면적을 줄일 수 있다.

이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 수정, 변경 및 치환이 가능할 것이다.

따라서, 본 발명에 개시된 실시예 및 첨부된 도면들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예 및 첨부된 도면에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구 범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

Claims (6)

1. 접착 또는 점착제 상단의 유연기판 상에 금속층, 반사 방지막 코팅층, 보호 코팅층 및 보호 필름이 순차적으로 형성되어 있는 반사 필름에 열을 가하여 변형 가능하도록 하고, 미리 결정된 CPC(Compound Parabolic Concentrator)형상에 대응되는 형상을 갖는 금형 중 하나의 면에 안착되도록 성형되어 있는 포밍 금형에 상기 열이 가해진 반사 필름을 압착해 상기 반사 필름을 포밍하는 단계와;
   상기 포밍 완료된 반사 필름을 상기 CPC 형상에 대응되는 형상을 갖는 금형중 하나의 면에 장착하고 플라스틱 재료를 주입할 수 있는 주입부가 형성된 나머지 금형을 결합하는 단계와;
   상기 주입부를 통해 플라스틱 재료를 삽입후 냉각하여 일측에 상기 반사 필름이 부착된 CPC 형상을 갖는 플라스틱 프레임을 제작하는 단계와;
   상기 반사 필름이 부착된 CPC 형상을 갖는 플라스틱 프레임을 태양 전지를 포함하는 바닥 프레임과 접착하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 태양광 모듈 제조 방법.
2. 청구항 1에 있어서, 상기 반사 필름을 포밍하는 단계 이전에,
   접착 또는 점착제 상단의 유연기판 상에 금속층, 반사 방지막 코팅층, 보호 코팅층 및 보호 필름을 순차적으로 형성하여 상기 반사 필름을 제작하는 단계;를 더 포함함을 특징으로 하는 태양광 모듈 제조 방법.
3. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
   상기 반사 방지막 코팅층은 NiCr층과 SiNx층이며,
   상기 금속층은 슬롯 다이 코팅과 같은 인쇄 전자 공정을 이용하여 형성되는 것을 특징으로 하는 태양광 모듈 제조 방법.
4. 접착 또는 점착제 상단의 유연기판 상에 금속층, 반사 방지막 코팅층, 보호 코팅층 및 보호 필름이 순차적으로 형성되어 있는 반사 필름을 미리 결정된 CPC 형상에 대응되는 형상을 갖는 금형 중 하나의 면에 장착하고 플라스틱 재료를 주입할 수 있는 주입부가 형성된 나머지 금형을 결합하는 제1단계와;
   상기 주입부를 통해 플라스틱 재료를 삽입후 냉각하여 일측에 상기 반사 필름이 부착된 CPC 형상을 갖는 플라스틱 프레임을 제작하는 제2단계와;
   상기 반사 필름이 부착된 CPC 형상을 갖는 플라스틱 프레임을 태양 전지를 포함하는 바닥 프레임과 접착하는 제3단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 태양광 모듈 제조 방법.
5. 청구항 4에 있어서, 상기 제1단계 이전에,
   접착 또는 점착제 상단의 유연기판 상에 금속층, 반사 방지막 코팅층, 보호 코팅층 및 보호 필름을 순차적으로 형성하여 상기 반사 필름을 제작하는 단계;를 더 포함함을 특징으로 하는 태양광 모듈 제조 방법.
6. 청구항 4 또는 청구항 5에 있어서,
   상기 반사 방지막 코팅층은 NiCr층과 SiNx층이며,
   상기 금속층은 슬롯 다이 코팅과 같은 인쇄 전자 공정을 이용하여 형성되는 것을 특징으로 하는 태양광 모듈 제조 방법.

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