KR102043919B1 - 건물 일체형 태양전지 모듈 - Google Patents

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Abstract

건물 일체형 태양전지 모듈이 개시된다. 본 발명에 따른 건물 일체형 태양전지 모듈은 전면에 0.2 내지 2.0㎛의 표면거칠기 Ra를 갖거나 2.0 내지 5.0㎛의 표면거칠기 Rz를 갖는 표면개질층이 형성된 전면유리; 상기 전면유리의 후방에 이격되게 배치된 후면유리; 상기 전면유리와 상기 후면유리 사이에 마련되되, 상호 이격되게 배치된 복수의 태양전지셀을 구비한 태양전지부; 및 상기 전면유리와 상기 태양전지부 사이에 마련되되, 상기 전면유리의 후면에 배치되어 상기 전면유리의 전방에서 볼 때 상기 태양전지셀이 보이지 않고 주위환경과 조화를 이루도록 상기 태양전지셀을 착색하는 태양전지셀 착색층을 포함하는 건물 일체형 태양전지 모듈을 포함한다.

Description

건물 일체형 태양전지 모듈{BUILDING INTEGRATED PHOTOVOLTAICS MODULE}
본 발명은 건물 일체형 태양전지 모듈에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 주위환경과 조화를 이루는 건물 일체형 태양전지 모듈에 관한 것이다.
최근 들어 태양에너지를 이용하여 전력을 생산할 수 있는 태양광 발전설비의 사용이 보편화되고 있다. 이러한 태양에너지를 이용하는 태양전지는 석탄이나 석유와 같은 화석연료를 사용하지 않고, 무공해이며 무한의 에너지원인 태양광을 이용하므로 미래의 새로운 대체 에너지자원으로서 각광을 받고 있으며, 현재에는 태양광 발전소나 건축물, 자동차 등의 발전 전력을 얻는데 이용되고 있다.
태양광 발전은 다양한 응용분야가 있지만 그 중에서도 태양전지를 건축물의 외피 마감재로 사용하는 건물 일체화(BIPV: Building Integrated Photovoltaic) 기술은 21세기 유망 신기술로서 근래 전 세계적으로 주목 받고 있다.
건물 일체화 기술은 기존의 건축물 외피를 단순히 외적 자극에 대한 보호의 개념의 관점에서 탈피하여 에너지 창출의 도구로 발전시킨 적극적인 기술로서, 태양전지 수급의 일익을 담당할 수 있어 기존의 태양전지 시스템 설치에 소요되는 비용을 절감하는 이중효과를 기대할 수 있다.
태양전지를 건축물 외장재로 이용한 것 중 하나가 태양전지를 창호에 결합한 태양전지 창호이다. 이와 관련, 대한민국 등록특허 제10-1541357호에는 창호형 박막 태양전지와 그의 제조방법이 개시되어 있다.
그러나 종래의 창호형 박막 태양전지는 블랙 칼라의 외관을 가지므로 주위환경과의 조화를 이루지 못하여 창호로써의 활용가치가 떨어지는 문제점이 있었다.
대한민국 등록특허 제10-1541357호(2015.08.06. 공고)
따라서 본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는 외부에서 태양전지셀이 보이지 않아 주위환경과 조화를 이루는 건물 일체형 태양전지 모듈을 제공하는 것이다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 전면에 0.2 내지 2.0㎛의 표면거칠기 Ra를 갖거나 2.0 내지 5.0㎛의 표면거칠기 Rz를 갖는 표면개질층이 형성된 전면유리; 상기 전면유리의 후방에 이격되게 배치된 후면유리; 상기 전면유리와 상기 후면유리 사이에 마련되되, 상호 이격되게 배치된 복수의 태양전지셀을 구비한 태양전지부; 및 상기 전면유리와 상기 태양전지부 사이에 마련되되, 상기 전면유리의 후면에 배치되어 상기 전면유리의 전방에서 볼 때 상기 태양전지셀이 보이지 않고 주위환경과 조화를 이루도록 상기 태양전지셀을 착색하는 태양전지셀 착색층을 포함하는 건물 일체형 태양전지 모듈이 제공될 수 있다.
상기 표면개질층은 상기 전면유리의 전면 전체에 형성되며, 상기 태양전지셀 착색층은 상기 표면개질층에 대응하여 상기 전면유리의 후면 전체에 배치될 수 있다.
상기 태양전지부와 상기 후면유리 사이에 마련되되, 상기 후면유리의 전면에 배치되어 입사된 태양광을 흡수하는 흡수층을 더 포함하며, 상기 흡수층은 상기 후면유리의 전면 전체에 코팅된 흑색층 또는 상기 후면유리의 전면 전체에 부착된 블랙 백시트일 수 있다.
상기 표면개질층은 상기 전면유리의 전면에 격자패턴 형상 또는 스트라이프 패턴 형상으로 형성되며, 상기 태양전지셀 착색층은 상기 표면개질층에 대응하여 상기 전면유리의 후면에 격자패턴 형상 또는 스트라이프 패턴 형상으로 배치될 수 있다.
상기 표면개질층과 상기 태양전지셀 착색층이 상호 대응되는 격자패턴 형상 또는 스트라이프 패턴 형상을 갖는 경우에, 상기 표면개질층과 상기 태양전지셀 착색층은 상기 전면유리의 전면 및 후면에 동일 위치에 위치되며, 상기 전면유리의 전방에서 볼 때 상기 태양전지셀은 상기 태양전지셀 착색층의 내부에 위치될 수 있다.
상기 태양전지부와 상기 후면유리 사이에 마련되되, 상기 후면유리의 전면에 배치되어 입사된 태양광을 흡수하는 흡수층을 더 포함하며, 상기 흡수층은 상기 전면유리의 전방에서 볼 때 상기 태양전지셀 착색층과 동일 위치에 위치되며, 상기 태양전지셀 착색층에 대응하여 상기 후면유리의 전면에 격자패턴 형상 또는 스트라이프 패턴 형상으로 코팅된 흑색층 또는 상기 후면유리의 전면에 격자패턴 형상 또는 스트라이프 패턴 형상으로 부착된 블랙 백시트일 수 있다.
상기 전면유리와 상기 태양전지부 사이에 마련되어 상기 전면유리와 상기 태양전지부를 상호 접착하는 제1 접착필름; 및 상기 태양전지부와 상기 후면유리 사이에 마련되어 상기 태양전지부와 상기 후면유리를 상호 접착하는 제2 접착필름을 더 포함하며, 상기 제1 접착필름과 상기 제2 접착필름은 에틸렌 비닐 아세테이트, 폴리비닐부티랄, 에틸렌초산비닐 부분 산화물, 규소 수지, 에스테르계 수지 및 올레핀계 수지 중에서 선택된 하나 이상의 고분자를 포함할 수 있다.
상기 태양전지셀 착색층은 Al, Zr, Zn, Sn, In, Nb, Cd, Cu, Si, Ti, W, Mo, Co, Au, Ag, Be, Ba, Mg, Sb, Bi, B, Ca, Ce, Pd, Pt, Re, Rh, Ru, Sm 및 Ta 중에서 선택된 하나 이상의 원소를 포함할 수 있다.
상기 태양전지셀 착색층은 하기 화학식의 전체 태양전지셀 착색층 중량을 기준으로 하기 화합물을 0.1 내지 0.5 중량% 포함할 수 있다.
[화학식 1]
Figure 112019053305516-pat00001
상기 R은 하이드록실기(OH), 카르복실기(COOH), 아민기(NH2) 중에서 선택된 1종의 치환기이다.
본 발명의 실시예들은 주위환경과 조화를 이루도록 태양전지셀 착색층을 구비함으로써 건물 일체형 태양전지 모듈의 색상을 변환할 수 있고 아울러 외부에서 태양전지셀이 보이지 않도록 할 수 있다.
또한 본 발명의 실시예들은 전면유리의 전면에 표면개질층을 형성하여 태양광의 투과율을 향상시킴으로써 태양전지셀 착색층을 구비함에 따라 발생될 수 있는 광전 변환효율의 저하를 방지할 수 있다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 건물 일체형 태양전지 모듈을 나타내는 평면도이다.
도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 건물 일체형 태양전지 모듈을 나타내는 단면도이다.
도 3은 본 발명의 제2 실시예에 따른 건물 일체형 태양전지 모듈을 나타내는 평면도이다.
도 4는 본 발명의 제2 실시예에 따른 건물 일체형 태양전지 모듈을 나타내는 단면도이다.
도 5는 본 발명의 제3 실시예에 따른 건물 일체형 태양전지 모듈을 나타내는 평면도이다.
도 6은 본 발명의 제3 실시예에 따른 건물 일체형 태양전지 모듈을 나타내는 단면도이다.
본 발명과 본 발명의 동작상의 이점 및 본 발명의 실시에 의하여 달성되는 목적을 충분히 이해하기 위해서는 본 발명의 바람직한 실시 예를 예시하는 첨부 도면 및 첨부 도면에 기재된 내용을 참조하여야만 한다.
이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 제1 실시예에 따른 건물 일체형 태양전지 모듈(100)을 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 건물 일체형 태양전지 모듈을 나타내는 평면도이고, 도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 건물 일체형 태양전지 모듈을 나타내는 단면도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 제1 실시예에 따른 건물 일체형 태양전지 모듈(100)은, 전면유리(110)와, 전면유리(110)의 후방에 배치된 후면유리(120)와, 전면유리(110)와 후면유리(120) 사이에 마련되는 복수의 태양전지셀(131)을 구비한 태양전지부(130)와, 전면유리(110)와 태양전지부(130) 사이에 마련된 태양전지셀 착색층(140)과, 태양전지부(130)와 후면유리(120) 사이에 마련되어 입사된 태양광을 흡수하는 흡수층(150)과, 전면유리(110)와 태양전지부(130) 사이에 마련되어 전면유리(110)와 태양전지부(130)를 상호 접착하는 제1 접착필름(160)과, 태양전지부(130)와 후면유리(120) 사이에 마련되어 태양전지부(130)와 후면유리(120)를 상호 접착하는 제2 접착필름(170)과, 전면유리(110)와 후면유리(120)의 테두리 사이에 개재된 실링부재(미도시)를 포함한다.
전면유리(110)는 투과성을 가지는 판형이라면, 강화유리, 반강화 유리, 일반 판유리, 색유리 중 어느 하나를 선택적으로 사용할 수 있다.
전면유리(110)의 두께는 강도나 투과성을 고려하여 적정두께를 가지며, 일 예로서 전면유리(110)의 평균두께는 0.5 mm 내지 10 mm 일 수 있으나, 본 발명의 권리범위가 이에 의해 한정되는 것은 아니다.
전면유리(110)의 전면(前面) 전체에 광확산층이 형성된다. 광확산층은 입사되는 태양광을 산란시키고 확산시키는 역할을 한다.
본 실시예에서 광확산층은 입사되는 태양광을 전(全)방향으로 산란되게 하기 위해 전면유리(110)의 전면에 램덤(random)하게 배열된 금속 나노입자들과 전면유리(110)의 전면 표면에 형성된 표면개질층(111)을 포함한다.
도 2에서 도시한 바와 같이, 표면개질층(111)은 전면유리(110)의 전면 표면에 미세요철 형상으로 형성될 수 있다.
표면개질층(111)은 입사되는 태양광을 산란시키고 확산시켜 광전 변환효율을 향상시킬 수 있다. 또한 표면개질층(111)은 전면유리(110)를 통과한 후 후술할 태양전지셀 착색층(140) 및 태양전지셀(131)에서 반사된 태양광을 산란시키고 태양전지셀(131) 방향으로 재반사시켜 보는 각도에 따라 태양전지 모듈(100)의 다양한 색상을 구현할 수 있으며 아울러 전면유리(110)의 전방에서 볼 때 태양전지셀(131)의 은폐성을 증대시킬 수 있다.
본 실시예에서 미세요철 형상은 반구형, 반타원형, 종(bell)형, 원반형, 원기둥형, 별기둥형, 삼각기둥형, 사각기둥형, 육면체형, 사면체형, 피라미드형 또는 이들을 조합한 것 중에서 선택되는 하나 또는 둘 이상의 3차원 구조일 수 있다. 상기한 전면유리(110)의 전면 표면에 형성된 미세 요철형상을 갖는 표면개질층(111)에 의해 다양한 색상 구현과 광전 변환효율 및 태양전지셀(131)의 은폐성을 향상시킬 수 있다.
표면개질층(111)을 형성하는 방법으로는 습식 또는 건식 에칭법을 사용할 수 있고 보다 구체적으로 실크 스크린방식의 화학에칭, 레이저 에칭, 폴리싱 에칭, 샌드 블라스팅 등을 수행할 수 있으나, 본 발명의 권리범위가 이에 의해 한정되는 것은 아니다.
표면개질층(111)의 표면거칠기 Ra(중심선 평균 거칠기,centerline average roughness)는 0.2 내지 2㎛ 일 수 있으며, 바람직하게는 표면개질층(111)의 표면거칠기 Ra는 0.3 내지 0.6㎛일 수 있다. 또는 표면개질층(111)의 표면거칠기 Rz(십점 평균 거칠기,ten point median height)는 2.0 내지 5.0㎛ 일 수 있으며, 바람직하게는 표면개질층(111)의 표면거칠기 Rz는 3.0 내지 4.0㎛일 수 있다
표면개질층(111)의 표면거칠기 Ra 또는 표면거칠기 Rz의 범주를 만족하는 경우, 태양전지셀(131)에서 반사된 태양광을 태양전지셀(131) 방향으로 재반사시킴으로써 은폐성을 더욱 증대시킬 수 있고, 아울러 입사된 태양광으로부터 태양전지부(130)가 광전 변환효율을 최대한 발휘할 수 있다.
후면유리(120)는 전면유리(110)의 후방에 이격되게 배치되며, 투과성을 가지는 판형의 강화유리, 반강화 유리, 일반 판유리, 색유리 중 어느 하나를 선택적으로 적용할 수 있다.
태양전지부(130)는 전면유리(110)와 후면유리(120) 사이에 마련되어 입사된 태양광을 흡수함으로써 태양광을 전기에너지로 변환하는 역할을 한다.
태양전지부(130)는 전면유리(110)와 후면유리(120) 사이에 배치되며 상호 이격되게 배치된 복수의 태양전지셀(131)과, 복수의 태양전지셀(131)을 연결한 리본(132)을 포함한다. 태양전지셀(131)은 결정질 태양전지, 비결정질 태양전지, 박막 태양전지, 염료감응 태양전지, 유기 태양전지 등으로 이루어질 수 있다.
그리고 복수의 태양전지부(130)는 버스바(133)에 의해 상호 연결될 수 있다.
태양전지부(130)를 구성하는 태양전지셀(131)은 입사된 태양광을 외부로 반사함으로써 전면유리(110)의 전방에서 볼 때 태양전지셀(131)이 가지는 고유의 색을 나타낸다.
예를들어, 태양전지셀(131)은 검정색, 파란색, 갈색 등과 같은 색을 나타낼 수 있다. 만일 태양전지셀(131)이 가지는 고유의 색이 주위환경과 조화를 이루지 못할 경우에는 불쾌감을 줄 뿐만 아니라 자연이나 건물이 가지고 있는 심미성을 훼손할 수 있다. 특히 CIGS 태양전지는 어두운 갈색 또는 검정색 계통의 색을 나타내므로 자연경관과 조화를 이루지 못하며, 실리콘 기반 태양전지는 파란색 계통의 색을 나타내므로 건물 등에 설치할 경우에 건물의 외관이 단조로워지는 문제점이 있다.
상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 본 실시예에서는 전면유리(110)의 전방에서 볼 때 태양전지셀(131)이 보이지 않고 주위환경과 조화를 이루도록 전면유리(110)와 태양전지부(130) 사이에 마련되어 태양전지셀(131)을 착색하는 태양전지셀 착색층(140)을 포함한다. 본 실시예에서 표면개질층(111)이 전면유리(110)의 전면 전체에 걸쳐 형성되므로 이에 대응하여 태양전지셀 착색층(140)은 전면유리(110)의 후면(後面) 전체에 걸쳐 배치된다.
태양전지셀 착색층(140)은 입사된 태양광의 일부를 반사하고 태양전지셀(131)들에서 반사된 태양광이 투과되므로, 태양전지셀(131)들이 태양전지셀 착색층(140)에 의해 착색된 것으로 보이며 이로써 전면유리(110)의 전방에서 볼 때 태양전지셀(131)들이 보이지 않게 된다. 그리고 태양전지셀 착색층(140)은 입사된 태양광 중 나머지를 투과시켜 태양전지셀(131)들에 광에너지를 공급한다.
본 실시예에서 태양전지셀 착색층(140)은 단일막 또는 복합막으로 이뤄질 수 있다.
태양전지셀 착색층(140)이 단일막일 경우에는 Al, Zr, Zn, Sn, In, Nb, Cd, Cu, Si, Ti, W, Mo, Co, Au, Ag, Be, Ba, Mg, Sb, Bi, B, Ca, Ce, Pd, Pt, Re, Rh, Ru, Sm 및 Ta 중에서 선택된 하나 이상의 원소를 포함하는 막일 수 있다.
일예로, 태양전지셀 착색층(140)은 BN, SiNX (0.2 x 1.3), TiN, TaNx (0.5 x 1.5) 등을 포함하는 금속 질화막이거나, TiO2, Cr2O3, Al2O3 Nb2O4 등을 포함하는 금속 산화막이거나 Ag, Ni, Cr, Ge, Ga, Si 등을 포함하는 금속막일 수 있다.
또한, 태양전지셀 착색층(140)은 두께가 10 nm 내지 30 ㎛일 수 있으며, 바람직하게는 10 nm 내지 1 ㎛일 수 있다. 태양전지셀 착색층(140)이 상기 두께를 만족하는 경우에 입사되는 태양광의 각도에 따라 보라색, 청색, 황색, 오렌지색, 적색 등과 같은 다양한 색상을 구현할 수 있다. 보다 바람직하게는 태양전지셀 착색층(140)은 평균 두께가 40 nm 내지 200 nm일 수 있다. 태양전지셀 착색층(140)이 평균 두께의 범주를 만족하는 경우에 태양전지셀(131)의 은폐성 및 광전 변환효율을 보다 향상시킬 수 있다.
한편, 본 실시예에 따른 전면에 표면개질층(111)이 형성된 전면유리(110)와 태양전지셀 착색층(140)을 구비한 경우에 표준광원 D65에 대한 반사율이 20 내지 40% 이고, 광투과율이 60 내지 80% 일 수 있다. 여기서 반사율이 20% 미만이면 태양전지셀(131)에 대한 은폐성이 낮아 전면유리(110)의 전방에서 볼 때 태양전지셀(131)이 노출될 수 있으며, 반사율이 40% 초과이면 태양전지셀(131)의 광전 변환효율이 감소되는 문제가 있으므로, 반사율이 20 내지 40%인 것이 바람직하다.
또 다른 예로, 태양전지셀 착색층(140)은 하기 화학식의 전체 태양전지셀 착색층(140) 중량을 기준으로 하기 화합물을 0.1 내지 0.5 중량% 포함할 수 있다. 아래 화합물을 상기 함량으로 포함하는 경우 복수 개의 태양전지셀(131) 사이의 색상 차이가 외관상 전혀 발생하지 않는 반면, 위 함량을 벗어나는 경우 복수 개의 태양전지셀(131) 사이의 색상 차이가 외관상 다소 관찰됨을 확인하였다.
Figure 112019053305516-pat00002
상기 R은 하이드록실기(OH), 카르복실기(COOH), 아민기(NH2) 중에서 선택된 1종의 치환기이다.
흡수층(150)은 태양전지부(130)와 후면유리(120) 사이에 마련되며 후면유리(120)의 전면에 배치되어 입사된 태양광을 흡수하는 역할을 한다.
흡수층(150)은 표준광원 D65에 대한 흡수도가 70% 이상일 수 있다. 여기서 흡수도는 {(입사광세기 - (반사광세기 + 투과광세기))/(입사광세기)}*100으로 정의될 수 있다.
태양전지부(130)를 이루는 복수의 태양전지셀(131)은 행 및 열로 배치될 수 있다. 이때 입사된 태양광이 태양전지셀(131)들 사이를 통과하여 후면유리(120)에 도달하게 되고, 후면유리(120)에서 입사된 태양광이 반사되면 태양전지부(130)를 외부에 노출시킬 우려가 있다. 이에 전면유리(110)에서 입사된 태양광을 흡수하도록 후면유리(120)의 전면 전체에 흡수층(150)이 배치된다.
또한 흡수층(150)은 입사된 태양광을 흡수할 뿐만 아니라 난반사를 방지하여 태양전지셀 착색층(140)에 의해 발현된 색상을 더욱 선명하게 한다.
흡수층(150)은 후면유리(120)의 전면 전체에 코팅된 흑색층 또는 후면유리(120)의 전면 전체에 부착된 블랙 백시트(black back sheet)를 사용할 수 있다.
흡수층(150)에 사용되는 물질로는 무기입자, 유기입자 및/또는 유무기 하이브리드 입자가 사용될 수 있다. 예를들어, 카본나노튜브, 그래핀, 카본블랙, 바인블랙(vine black), 램프블랙(lamp black), 아이보리블랙(ivory black), 티탄늄블랙(titanium black) 등이 사용될 수 있다.
전면유리(110)의 후면에 태양전지셀 착색층(140)을 배치하고 후면유리(120)의 전면에 흡수층(150)을 배치하고 전면유리(110)와 후면유리(120) 사이에 태양전지부(130)를 배치한 후, 제1 접착필름(160)을 사용하여 전면유리(110)와 태양전지부(130)를 상호 접착하고, 제2 접착필름(170)을 사용하여 태양전지부(130)와 후면유리(120)를 상호 접착한다.
제1 접착필름(160)과 제2 접착필름(170)은 전면유리(110)와 후면유리(120) 사이에 태양전지부(130)를 배치하고 밀봉하기 위한 접착 및 충전을 목적으로 한다. 제1 접착필름(160)과 제2 접착필름(170)은 태양전지부(130)로 유입되는 수분 및 산소를 차단한다.
제1 접착필름(160)과 제2 접착필름(170)은 외부충격으로부터 태양전지부(130)를 보호하여 ㅌ태양전지부(130)의 내구성을 향상시킨다. 또한 제1 접착필름(160)과 제2 접착필름(170)은 가수분해 또는 적외선에 의한 열화방지가 우수하다. 또한 제1 접착필름(160)과 제2 접착필름(170)은 전면유리(110)를 통과한 태양광에 대한 투과성이 높은 재질인 것이 바람직하다.
제1 접착필름(160)과 제2 접착필름(170)은 태양전지부(130)의 양면에 각각 배치된 상태에서 라미네이션 공정에 의해 태양전지부(130)와 일체화되는 것으로, 수분침투로 인한 부식을 방지하고 태양전지부(130)를 외부충격으로부터 보호한다.
제1 접착필름(160)과 제2 접착필름(170)은 에틸렌 비닐 아세테이트(EVA, ethylene vinylacetate), 폴리비닐부티랄(PVB, Poly vinyl Butyral), 에틸렌초산비닐 부분 산화물, 규소 수지, 에스테르계 수지 및 올레핀계 수지 중에서 선택된 하나 이상의 고분자를 포함하는 것일 수 있으나, 본 발명의 권리범위가 이에 의해 한정되는 것은 아니다.
실링부재는 제1 접착필름(160)과 제2 접착필름(170)을 사용하여 전면유리(110)와 태양전지부(130) 및 후면유리(120)를 접착한 상태에서 전면유리(110)와 후면유리(120)의 테두리 사이에 개재된다.
실링부재는 전면유리(110)의 테두리와 후면유리(120)의 테두리 사이에 접착되며, 전면유리(110)와 후면유리(120) 사이를 소정간격 이격되게 한 후 밀봉한다.
실링부재는 투명성, 완충성, 탄성, 인장강도 등이 우수한 합성수지로 이루어진 양면 테이프 또는 글라스 프리트(glass frit) 등으로 이루어질 수 있다. 실링부재를 구성하는 합성수지는 에틸렌 비닐 아세테이트(EVA, ethylene vinylacetate), 폴리비닐부티랄(PVB, Poly vinyl Butyral), 에틸렌초산비닐 부분 산화물, 규소 수지, 에스테르계 수지 및 올레핀계 수지 중에서 선택된 하나 이상의 고분자를 포함하는 것일 수 있으나, 본 발명의 권리범위가 이에 의해 한정되는 것은 아니다.
이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 제2 실시예에 따른 건물 일체형 태양전지 모듈(100a)을 설명하기로 한다.
도 3은 본 발명의 제2 실시예에 따른 건물 일체형 태양전지 모듈을 나타내는 평면도이고, 도 4는 본 발명의 제2 실시예에 따른 건물 일체형 태양전지 모듈을 나타내는 단면도이다.
도 3 및 도 4를 참조하면, 본 발명의 제2 실시예에 따른 건물 일체형 태양전지 모듈(100a)은 전면유리(110a)와, 전면유리(110a)의 후방에 배치된 후면유리(120a)와, 전면유리(110a)와 후면유리(120a) 사이에 마련되는 복수의 태양전지셀(131a)을 구비한 태양전지부(130a)와, 전면유리(110a)와 태양전지부(130a) 사이에 마련된 태양전지셀 착색층(140a)과, 태양전지부(130a)와 후면유리(120a) 사이에 마련되어 입사된 태양광을 흡수하는 흡수층(150a)과, 전면유리(110a)와 태양전지부(130a) 사이에 마련되어 전면유리(110a)와 태양전지부(130a)를 상호 접착하는 제1 접착필름(160a)과, 태양전지부(130a)와 후면유리(120a) 사이에 마련되어 태양전지부(130a)와 후면유리(120a)를 상호 접착하는 제2 접착필름(170a)과, 전면유리(110a)와 후면유리(120a)의 테두리 사이에 개재된 실링부재(미도시)를 포함한다.
본 발명의 제2 실시예에 따른 전면유리(110a)와 후면유리(120a)와 태양전지부(130a)와 태양전지셀 착색층(140a)과 흡수층(150a)과 제1 접착필름(160a)과 제2 접착필름(170a)과 실링부재는, 본 발명의 제1 실시예에 따른 전면유리(110)와 후면유리(120)와 태양전지부(130)와 태양전지셀 착색층(140)과 흡수층(150)과 제1 접착필름(160)과 제2 접착필름(170)과 실링부재와 동일하므로 이에 대한 상세한 설명은 생략하기로 하고, 이하에서는 차이점을 위주로 설명하기로 한다.
도 3에서 도시한 바와 같이, 광확산층이 전면유리(110a)의 전면에 격자 패턴 형상으로 형성된다. 본 실시예에서 광확산층은 입사되는 태양광을 전(全)방향으로 산란되게 하기 위해 전면유리(110a)의 전면에 램덤(random)하게 배열된 금속 나노입자들과 전면유리(110a)의 전면 표면에 형성된 표면개질층(111a)을 포함한다.
상기와 같이, 표면개질층(111a)이 전면유리(110a)의 전면에 격자 패턴 형상으로 형성되는 경우에, 태양전지셀 착색층(140a)은 표면개질층(111a)에 대응하여 전면유리(110a)의 후면에 격자패턴 형상으로 형성된다. 이때 표면개질층(111a)과 태양전지셀 착색층(140a)은 전면유리(110a)의 전면 및 후면에 동일위치에 위치된다.
그리고 태양전지셀(131a)은 전면유리(110a)의 전방에서 볼 때 태양전지셀 착색층(140a)의 내부에 위치되어, 전면유리(110a)의 전방에서 볼 때 태양전지셀(131a)이 보이지 않도록 한다.
그리고 흡수층(150a)은 전면유리(110a)의 전방에서 볼 때 태양전지셀 착색층(140a)과 동일 위치에 위치된다. 즉 전면유리(110a)의 전방에서 볼 때 표면개질층(111a)과 태양전지셀 착색층(140a) 및 흡수층(150a)은 동일 위치에 위치된다.
흡수층(150a)은 표면개질층(111a) 및 태양전지셀 착색층(140a)에 대응하여 후면유리(120a)의 전면에 격자패턴 형상으로 코팅된 흑색층 또는 후면유리(120a)의 전면에 격자패턴 형상으로 부착된 블랙 백시트를 사용할 수 있다. 상기와 같이 흡수층(150a)이 후면유리(120a)의 전면에 격자패턴 형상으로 형성되므로, 후면유리(120a)의 흡수층(150a)이 형성되지 않은 영역을 통해 외부를 볼 수 있다.
이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 제3 실시예에 따른 건물 일체형 태양전지 모듈(100b)을 설명하기로 한다.
도 5는 본 발명의 제2 실시예에 따른 건물 일체형 태양전지 모듈을 나타내는 평면도이고, 도 6은 본 발명의 제3 실시예에 따른 건물 일체형 태양전지 모듈을 나타내는 단면도이다.
도 5 및 도 6을 참조하면, 본 발명의 제3 실시예에 따른 건물 일체형 태양전지 모듈(100b)은 전면유리(110b)와, 전면유리(110b)의 후방에 배치된 후면유리(120b)와, 전면유리(110b)와 후면유리(120b) 사이에 마련되는 복수의 태양전지셀(131b)을 구비한 태양전지부(130b)와, 전면유리(110b)와 태양전지부(130b) 사이에 마련된 태양전지셀 착색층(140b)과, 태양전지부(130b)와 후면유리(120b) 사이에 마련되어 입사된 태양광을 흡수하는 흡수층(150b)과, 전면유리(110b)와 태양전지부(130b) 사이에 마련되어 전면유리(110b)와 태양전지부(130b)를 상호 접착하는 제1 접착필름(160b)과, 태양전지부(130b)와 후면유리(120b) 사이에 마련되어 태양전지부(130b)와 후면유리(120b)를 상호 접착하는 제2 접착필름(170b)과, 전면유리(110b)와 후면유리(120b)의 테두리 사이에 개재된 실링부재(미도시)를 포함한다.
본 발명의 제3 실시예에 따른 전면유리(110b)와 후면유리(120b)와 태양전지부(130b)와 태양전지셀 착색층(140b)과 흡수층(150b)과 제1 접착필름(160b)과 제2 접착필름(170b)과 실링부재는, 본 발명의 제1 실시예에 따른 전면유리(110)와 후면유리(120)와 태양전지부(130)와 태양전지셀 착색층(140)과 흡수층(150)과 제1 접착필름(160)과 제2 접착필름(170)과 실링부재와 동일하므로 이에 대한 상세한 설명은 생략하기로 하고, 이하에서는 차이점을 위주로 설명하기로 한다.
도 5에서 도시한 바와 같이, 광확산층이 전면유리(110b)의 전면에 스트라이프 패턴 형상으로 형성된다. 본 실시예에서 광확산층은 입사되는 태양광을 전(全)방향으로 산란되게 하기 위해 전면유리(110b)의 전면에 램덤(random)하게 배열된 금속 나노입자들과 전면유리(110b)의 전면 표면에 형성된 표면개질층(111b)을 포함한다.
상기와 같이, 표면개질층(111b)이 전면유리(110b)의 전면에 스트라이프 패턴 형상으로 형성되는 경우에, 태양전지셀 착색층(140b)은 표면개질층(111b)에 대응하여 전면유리(110b)의 후면에 스트라이프 패턴 형상으로 형성된다. 이때 표면개질층(111b)과 태양전지셀 착색층(140b)은 전면유리(110b)의 전면 및 후면에 동일위치에 위치된다.
그리고 태양전지셀(131b)은 전면유리(110b)의 전방에서 볼 때 태양전지셀 착색층(140b)의 내부에 위치되어, 전면유리(110b)의 전방에서 볼 때 태양전지셀(131b)이 보이지 않도록 한다.
그리고 흡수층(150b)은 전면유리(110b)의 전방에서 볼 때 태양전지셀 착색층(140b)과 동일 위치에 위치된다. 즉 전면유리(110b)의 전방에서 볼 때 표면개질층(111b)과 태양전지셀 착색층(140b) 및 흡수층(150b)은 동일 위치에 위치된다.
흡수층(150b)은 표면개질층(111b) 및 태양전지셀 착색층(140b)에 대응하여 후면유리(120b)의 전면에 스트라이프 패턴 형상으로 코팅된 흑색층 또는 후면유리(120b)의 전면에 스트라이프 패턴 형상으로 부착된 블랙 백시트를 사용할 수 있다. 상기와 같이 흡수층(150b)이 후면유리(120b)의 전면에 스트라이프 패턴 형상으로 형성되므로, 후면유리(120b)의 흡수층(150b)이 형성되지 않은 영역을 통해 외부를 볼 수 있다.
이와 같이 본 발명은 기재된 실시 예에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 다양하게 수정 및 변형할 수 있음은 이 기술의 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명하다. 따라서 그러한 수정 예 또는 변형 예들은 본 발명의 특허청구범위에 속한다 하여야 할 것이다.
100,100a,100b: 건물 일체형 태양전지 모듈 110,110a,110b: 전면유리
111,111a,111b: 표면개질층 120,120a,120b: 후면유리
130,130a,130b: 태양전지부 131,131a,131b: 태양전지셀
132,132a,132b: 리본 133,133a,133b: 버스바
140,140a,140b: 태양전지셀 착색층 150,150a,150b: 흡수층
160,160a,160b: 제1 접착필름 170,170a,170b: 제2 접착필름

Claims (9)

  1. 전면에 0.2 내지 2.0㎛의 표면거칠기 Ra를 갖거나 2.0 내지 5.0㎛의 표면거칠기 Rz를 갖는 표면개질층이 형성된 전면유리;
    상기 전면유리의 후방에 이격되게 배치된 후면유리;
    상기 전면유리와 상기 후면유리 사이에 마련되되, 상호 이격되게 배치된 복수의 태양전지셀을 구비한 태양전지부;
    상기 전면유리와 상기 태양전지부 사이에 마련되되, 상기 전면유리의 후면에 배치되어 상기 전면유리의 전방에서 볼 때 상기 태양전지셀이 보이지 않고 주위환경과 조화를 이루도록 상기 태양전지셀들을 착색하는 태양전지셀 착색층; 및
    상기 태양전지부와 상기 후면유리 사이에 마련되되, 상기 후면유리의 전면에 배치되어 입사된 태양광을 흡수하는 흡수층을 포함하며,
    상기 표면개질층은 격자패턴 형상 또는 스트라이프 패턴 형상으로 형성되고, 상기 태양전지셀 착색층 및 상기 흡수층은 상기 표면개질층의 형상에 대응하여 격자패턴 형상 또는 스트라이프 패턴 형상으로 형성되며,
    상기 후면유리의 전면에 상기 흡수층이 배치되지 않은 영역을 통해 외부를 볼 수 있도록, 상기 전면유리의 전방에서 볼 때 상기 표면개질층과 상기 태양전지셀 착색층 및 상기 흡수층은 동일 위치에 위치되고 상기 태양전지셀은 상기 태양전지셀 착색층의 내부에 위치되며,
    상기 태양전지셀 착색층은 하기 화학식의 전체 태양전지셀 착색층 중량을 기준으로 하기 화합물을 0.1 내지 0.5 중량% 포함하는 건물 일체형 태양전지 모듈.
    [화학식 1]
    Figure 112019108661354-pat00010

    상기 R은 하이드록실기(OH), 카르복실기(COOH), 아민기(NH2) 중에서 선택된 1종의 치환기이다.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 흡수층은 상기 후면유리의 전면에 격자패턴 형상 또는 스트라이프 패턴 형상으로 코팅된 흑색층 또는 상기 후면유리의 전면에 격자패턴 형상 또는 스트라이프 패턴 형상으로 부착된 블랙 백시트인 건물 일체형 태양전지 모듈.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 전면유리와 상기 태양전지부 사이에 마련되어 상기 전면유리와 상기 태양전지부를 상호 접착하는 제1 접착필름; 및
    상기 태양전지부와 상기 후면유리 사이에 마련되어 상기 태양전지부와 상기 후면유리를 상호 접착하는 제2 접착필름을 더 포함하며,
    상기 제1 접착필름과 상기 제2 접착필름은,
    에틸렌 비닐 아세테이트, 폴리비닐부티랄, 에틸렌초산비닐 부분 산화물, 규소 수지, 에스테르계 수지 및 올레핀계 수지 중에서 선택된 하나 이상의 고분자를 포함하는 건물 일체형 태양전지 모듈.
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