KR20200065121A - 외관의 색상을 일치화시킨 태양광 모듈 - Google Patents

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Abstract

본 발명에 따른 외관의 색상을 일치화시킨 태양광 모듈은 태양 광을 입사받아 전기 에너지를 발생하는 태양광 모듈에 있어서, 상기 태양광 모듈은 2개 이상이 격자 형태로 배치되고 태양광을 입사받아 전기 에너지를 발생하는 태양 전지 셀과; 2개 이상의 태양 전지 셀로부터 발전된 전기를 한데 모으기 위해 2개 이상의 태양 전지 셀을 직렬 또는 병렬 연결하는 리본 와이어(Ribbon Wire); 상기 리본 와이어에 의해 직렬 또는 병렬 연결된 태양 전지 셀로부터 발전된 전기를 한데 모아 상기 태양광 모듈과 연결된 전력 케이블로 전달하는 버스바(Busbar); 2개 이상의 태양 전지 셀 후면에 장착되어 상기 태양 전지 셀을 투과한 태양 광을 다시 태양 전지 셀 방향으로 반사시킴으로써 상기 태양 전지 셀의 발전 효율을 향상시키고 외부 충격으로부터 상기 태양 전지 셀의 후면을 보호하며 상기 태양 전지 셀의 후면으로 이물질이 들어감을 방지하는 백시트(Back Sheet); 상기 리본 와이어와 버스바로 연결된 2개 이상의 태양 전지 셀 위에 얹혀져 상기 태양 전지 셀로 태양광을 투과시키고 외부 충격이나 외부 환경으로부터 상기 태양 전지 셀의 윗면을 보호하는 상부 유리; 및 상기 태양 전지 셀과 동일한 색상으로서 상기 리본 와이어와 버스바 위에 도포되어 상기 태양광 모듈(A)을 외부에서 바라보았을 때 상기 리본 와이어와 버스바가 태양 전지 셀과 동일한 색상으로 보이도록 하는 컬러 마스킹(Color Masking) 부재로 이루어져, 상기 태양광 모듈을 외부에서 바라보았을 때 리본 또는 버스바의 색상이 태양 전지 색상과 동일하게 보이도록 함으로써 상기 태양광 모듈의 심미성을 향상시킨다.

Description

외관의 색상을 일치화시킨 태양광 모듈{The solar cell module with matched appearance color}
본 발명은 외관의 색상을 일치화시킨 태양광 모듈에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 태양광 모듈이 단색으로 통일되어 보이도록 한 외관의 색상을 일치화시킨 태양광 모듈에 관한 것이다.
최근 지구 환경 문제와, 화석 에너지의 고갈, 원자력 발전 후 폐기물 처리, 및 신규 발전소 건설에 따른 위치 선정 등의 문제로 인하여 신재생 에너지에 대한 관심이 고조되고 있으며, 그 중에서도 무공해·무한한 에너지원인 태양 전지에 대한 연구 개발이 국내외적으로 활발하게 진행되고 있다.
이때, 상기 태양 전지는 태양열을 이용하여 터빈을 회전시킨 다음 전기 에너지를 얻어내는 태양열 발전과, 반도체의 성질을 이용하여 태양광을 전기 에너지로 변환시키는 태양광 전지가 있는바, 상기 태양 전지는 일반적으로 태양광 전지를 일컫는다.
상기 태양 전지는 통상적으로 다이오드와 같이, P형 반도체와 N형 반도체의 접합 구조를 가진다.
상기 태양 전지에 태양광이 입사되면, 태양광과 태양 전지의 상호 작용으로 태양 전지에 전류가 흐르게 된다.
한편, 태양광 모듈 내부에는 원하는 전압과 전류량을 얻기 위해 복수 개의 태양 전지 셀을 리본이나 버스바(Busbar)로 연결하는데, 상기 리본이나 버스바의 색상은 보통 밝은 회색이나 흰색 계열로 이루어져, 외부에서 태양광 모듈을 바라보았을 때 리본이나 버스바 부분이 확연히 부각되어 태양광 모듈의 미관을 해친다는 문제점이 있었다.
한편, 본 발명의 선행 기술로는 특허공개번호 "10-2011-0139948"호의 "태양광 모듈"이 출원되어 공개되었는데, 상기 태양광 모듈은 태양 에너지를 전기 에너지로 변환하기 위한 태양광 모듈에 있어서, 상기 태양광 모듈을 구성하는 부품 중 투명한 액상 충진재에 다양한 색상의 첨가제를 배합함으로써 상기 태양광 모듈의 투명도 및 반사율을 제어할 수 있고 동시에 태양 전지의 발전 전력을 이용할 수 있다.
대한민국 실용신안등록번호 "20-0394666" (2005.09.05) 대한민국 특허등록번호 "10-0750642" (2007.08.23) 대한민국 특허공개번호 "10-2011-0139948" (2011.12.30)
이에 본 발명은 상기 문제점을 해결하기 위하여 외부에서 태양광 모듈을 바라보았을 때 태양광 모듈에 갖추어진 버스바(Busbar)나 리본(Ribbon) 색상이 태양 전지 셀의 색상과 동일하게 보이도록 함으로써 태양광 모듈의 심미성을 증대할 수 있는 외관의 색상을 일치화시킨 태양광 모듈을 제공하는데 본 발명의 목적이 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 외관의 색상을 일치화시킨 태양광 모듈은 태양 광을 입사받아 전기 에너지를 발생하는 태양광 모듈에 있어서, 상기 태양광 모듈은 2개 이상이 격자 형태로 배치되고 태양광을 입사받아 전기 에너지를 발생하는 태양 전지 셀과; 2개 이상의 태양 전지 셀로부터 발전된 전기를 한데 모으기 위해 2개 이상의 태양 전지 셀을 직렬 또는 병렬 연결하는 리본 와이어(Ribbon Wire); 상기 리본 와이어에 의해 직렬 또는 병렬 연결된 태양 전지 셀로부터 발전된 전기를 한데 모아 상기 태양광 모듈과 연결된 전력 케이블로 전달하는 버스바(Busbar); 2개 이상의 태양 전지 셀 후면에 장착되어 상기 태양 전지 셀을 투과한 태양 광을 다시 태양 전지 셀 방향으로 반사시킴으로써 상기 태양 전지 셀의 발전 효율을 향상시키고 외부 충격으로부터 상기 태양 전지 셀의 후면을 보호하며 상기 태양 전지 셀의 후면으로 이물질이 들어감을 방지하는 백시트(Back Sheet); 상기 리본 와이어와 버스바로 연결된 2개 이상의 태양 전지 셀 위에 얹혀져 상기 태양 전지 셀로 태양광을 투과시키고 외부 충격이나 외부 환경으로부터 상기 태양 전지 셀의 윗면을 보호하는 상부 유리; 및 상기 태양 전지 셀과 동일한 색상으로서 상기 리본 와이어와 버스바 위에 도포되어 상기 태양광 모듈을 외부에서 바라보았을 때 상기 리본 와이어와 버스바가 태양 전지 셀과 동일한 색상으로 보이도록 하는 컬러 마스킹(Color Masking) 부재로 이루어져, 상기 태양광 모듈을 외부에서 바라보았을 때 리본 또는 버스바의 색상이 태양 전지 색상과 동일하게 보이도록 함으로써 상기 태양광 모듈의 심미성을 향상시킨다.
이러한 구조로 이루어진 본 발명에 따른 외관의 색상을 일치화시킨 태양광 모듈은 외부에서 태양광 모듈을 바라보았을 때 태양광 모듈에 갖추어진 버스바(Busbar)나 리본(Ribbon) 색상이 태양 전지 셀의 색상과 동일하게 보이도록 함으로써 태양광 모듈의 심미성을 증대할 수 있다.
도면 1은 본 발명의 분해 사시도,
도면 2는 본 발명의 종단면도.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 자세히 설명한다.
본 발명에 따른 외관의 색상을 일치화시킨 태양광 모듈은 도면 1 내지 도면 2에 도시한 바와 같이, 태양 광을 입사받아 전기 에너지를 발생하는 태양광 모듈(A)에 있어서, 상기 태양광 모듈(A)은 2개 이상이 격자 형태로 배치되고 태양광을 입사받아 전기 에너지를 발생하는 태양 전지 셀(1)과; 2개 이상의 태양 전지 셀(1)로부터 발전된 전기를 한데 모으기 위해 2개 이상의 태양 전지 셀(1)을 직렬 또는 병렬 연결하는 리본 와이어(2)(Ribbon Wire); 상기 리본 와이어(2)에 의해 직렬 또는 병렬 연결된 태양 전지 셀(1)로부터 발전된 전기를 한데 모아 상기 태양광 모듈(A)과 연결된 전력 케이블로 전달하는 버스바(3)(Busbar); 2개 이상의 태양 전지 셀(1) 후면에 장착되어 상기 태양 전지 셀(1)을 투과한 태양 광을 다시 태양 전지 셀(1) 방향으로 반사시킴으로써 상기 태양 전지 셀(1)의 발전 효율을 향상시키고 외부 충격으로부터 상기 태양 전지 셀(1)의 후면을 보호하며 상기 태양 전지 셀(1)의 후면으로 이물질이 들어감을 방지하는 백시트(4)(Back Sheet); 상기 리본 와이어(2)와 버스바(3)로 연결된 2개 이상의 태양 전지 셀(1) 위에 얹혀져 상기 태양 전지 셀(1)로 태양광을 투과시키고 외부 충격이나 외부 환경으로부터 상기 태양 전지 셀(1)의 윗면을 보호하는 상부 유리(5); 및 상기 태양 전지 셀(1)과 동일한 색상으로서 상기 리본 와이어(2)와 버스바(3) 위에 도포되어 상기 태양광 모듈(A)을 외부에서 바라보았을 때 상기 리본 와이어(2)와 버스바(3)가 태양 전지 셀(1)과 동일한 색상으로 보이도록 하는 컬러 마스킹(Color Masking) 부재(6)로 이루어져, 상기 태양광 모듈(A)을 외부에서 바라보았을 때 리본 또는 버스바(3)의 색상이 태양 전지 색상과 동일하게 보이도록 함으로써 상기 태양광 모듈(A)의 심미성을 향상시킨다.
상기 컬러 마스킹 부재(6)는 흑색 안료가 서로 연결 고정되고 점착성을 지닌 용질(Solute)과; 상기 용질이 희석되는 용매(Solvent)가 혼합된 혼합물이다.
상기 용질은 흑색 안료가 함유된 안료 분산액(Millbase)과, 흑색 안료를 서로 연결하는 가교제(Cross-linker), 상기 가교제에 의해 서로 연결된 흑색 안료를 연결 고정하는 바인더 고분자(Binder Polymer), 상기 컬러 마스킹 부재(6)에 점착성을 부가하는 첨가제(Additive), 광 중합 반응을 개시하기 위한 광 개시제(Photo-initiator), 및 상기 상부 유리(5) 밑면에 도포되는 상기 컬러 마스킹 부재(6)의 표면 장력을 감소시키는 계면 활성제를 포함한다.
상기 컬러 마스킹 부재(6) 중 용질의 함량은 20 중량비(wt%)이고, 용매의 함량은 80 중량비(wt%)이다.
또한, 상기 컬러 마스킹 부재(6)의 전체 용질 중 안료 분산액의 함량은 50~90 중량비(wt%)이고, 상기 컬러 마스킹 부재(6)의 전체 용질 중 안료 분산액을 제외한 나머지 가교제와, 바인더 고분자, 첨가제, 광 개시제, 계면 활성제를 총합한 함량은 10~50 중량비(wt%)이다.
상기 가교제는 다수 개의 관능기를 갖는 아크릴산염(acrylate)이고, 상기 바인더 고분자는 에폭시 아크릴산염(Epoxy acrylate) 또는 폴리아크릴산염(Polyacrylate)이며, 상기 첨가제는 알콕시(Alkoxy) 또는 에폭시 실레인(Epoxy Silane)이 사용된다.
상기 광 개시제는 옥심(Oxime)계 물질이 이용되고, 상기 계면 활성제는 폴리에테르 변형 디메틸폴리실록산(Polyether modified dimethylpolysiloxane copolymer)이 사용된다.
상기 용매는 프로필렌 글리콜 모노메틸 에테르 아세테이트(PGMEA: Propylene Glycol Monomethyl Ether Acetate) 또는 시클로헥사논(Cyclohexanone)을 이용한다.
상기 안료 분산액은 흑색 안료(Black Pigment), 컬러 안료(Color Pigment), 및 상기 흑색 안료와 컬러 안료의 확산을 돕는 분산제(dispersant)가 혼합된 혼합물이다.
상기 분산제는 폴리우레탄(Polyurethane)이나 폴리아크릴산염(Polyacrylate)이 이용된다.
상기 흑색 안료는 도전성이 낮은 유기 물질로서, 상기 흑색 안료의 함량은 상기 컬러 마스킹 부재(6)의 전체 용질 중 20~70 중량비(wt%)이다.
상기 컬러 안료는 적색이나, 녹색, 또는 청색 중 어느 하나의 색상을 발생시키는 안료이다.
상기 안료 분산액은 흑색 안료에 의해 발현되는 흑색을 보완하기 위해 적색 컬러 안료나 녹색 컬러 안료 또는 청색 컬러 안료 중 2개 이상의 컬러 안료를 포함한다.
상기 2개 이상의 컬러 안료의 총 함량은 상기 컬러 마스킹 부재(6)의 전체 용질 중 10~30 중량비(wt%)이다.
상기 안료 분산액은 흑색을 보완하기 위해 소량의 카본 블랙(CB: Carbon Black)을 포함한다.
상기 카본 블랙의 함량은 상기 컬러 마스킹 부재(6)의 전체 용질 중 10 중량비(wt%) 미만이다.
상기 카본 블랙은 상기 컬러 마스킹 부재(6)의 유전율을 낮추고 상기 컬러 마스킹 부재(6)의 저항을 높인다.
상기 태양 전지 셀(1)은 예를 들어, p형 반도체층과 i형 반도체층 n형 반도체층이 적층된 구조로서 입사된 태양광으로 전기 에너지를 생성하는 광전 변환 모듈과, 상기 광전 변환 모듈의 윗면에 접착되고 상기 광전 변환 모듈로부터 반사되어 되돌아오는 태양광을 다시 상기 광전 변환 모듈로 굴절 및 반사시키기 위해 밑면이 표면 조직화(Texturing)되며 상기 p형 반도체층과 전기 접촉된 제1 TCO(Transparent Conductive Oxide)층, 및 상기 광전 변환 모듈의 밑면에 접착되고 상기 광전 변환 모듈을 투과한 태양광을 다시 광전 변환 모듈 방향으로 굴절 반사시키기 위해 윗면이 표면 조직화(Texturing)되며 상기 n형 반도체층과 전기 접촉된 제2 TCO(Transparent Conductive Oxide)층을 포함한다.
상기 p형 반도체층은 순물질인 실리콘에 3가 원소의 불순물이 도핑되고, 상기 n형 반도체층은 순물질인 실리콘에 5가 원소의 불순물이 도핑된다.
상기 3가 원소는 예를 들어, 붕소(B)나 갈륨(Ga) 또는 인듐(In)이 사용된다.
상기 5가 원소는 예를 들어, 인(P)이나, 비소(As), 또는 안티몬(Sb)이 사용된다.
상기 i형 반도체층은 상기 p형 반도체층과 n형 반도체층 사이에서 공핍되면서 전기장이 발생되고 태양광에 의해 상기 광전 변환 모듈로부터 생성된 정공 및 전자가 상기 전기장에 의해 n형 반도체층이나 p형 반도체층으로 이동된다.
상기 백시트(4)에는 상기 태양 전지 셀(1)을 통해 입사된 태양광이 유출되는 것을 방지하기 위해 표면 조직화(Texturing)된 TCO(Transparent Conductive Oxide)층이 갖추어져 태양광이 거친 면을 통해 태양 전지 셀(1) 방향으로 굴절되고 태양광의 이동 경로가 연장되어 상기 태양 전지 셀(1)에 빛을 가두게 된다.
상기 컬러 마스킹 부재(6)는 3D 프린터나 실크 인쇄기를 이용하여 상부 유리 밑면에 도포된다.
이러한 구조로 이루어진 본 발명에 따른 외관의 색상을 일치화시킨 태양광 모듈은 외부에서 태양광 모듈(A)을 바라보았을 때 태양광 모듈(A)에 갖추어진 버스바(3)(Busbar)나 리본(Ribbon) 색상이 태양 전지 셀(1)의 색상과 동일하게 보이도록 함으로써 태양광 모듈(A)의 심미성을 증대할 수 있다.
A. 태양광 모듈 1. 태양 전지 셀
2. 리본 와이어 3. 버스바
4. 백시트 5. 상부 유리
6. 컬러 마스킹 부재

Claims (4)

  1. 태양 광을 입사받아 전기 에너지를 발생하는 태양광 모듈(A)에 있어서,
    상기 태양광 모듈(A)은 2개 이상이 격자 형태로 배치되고 태양광을 입사받아 전기 에너지를 발생하는 태양 전지 셀(1)과;
    2개 이상의 태양 전지 셀(1)로부터 발전된 전기를 한데 모으기 위해 2개 이상의 태양 전지 셀(1)을 직렬 또는 병렬 연결하는 리본 와이어(2)(Ribbon Wire);
    상기 리본 와이어(2)에 의해 직렬 또는 병렬 연결된 태양 전지 셀(1)로부터 발전된 전기를 한데 모아 상기 태양광 모듈(A)과 연결된 전력 케이블로 전달하는 버스바(3)(Busbar);
    2개 이상의 태양 전지 셀(1) 후면에 장착되어 상기 태양 전지 셀(1)을 투과한 태양 광을 다시 태양 전지 셀(1) 방향으로 반사시킴으로써 상기 태양 전지 셀(1)의 발전 효율을 향상시키고 외부 충격으로부터 상기 태양 전지 셀(1)의 후면을 보호하며 상기 태양 전지 셀(1)의 후면으로 이물질이 들어감을 방지하는 백시트(4)(Back Sheet);
    상기 리본 와이어(2)와 버스바(3)로 연결된 2개 이상의 태양 전지 셀(1) 위에 얹혀져 상기 태양 전지 셀(1)로 태양광을 투과시키고 외부 충격이나 외부 환경으로부터 상기 태양 전지 셀(1)의 윗면을 보호하는 상부 유리(5);
    및 상기 태양 전지 셀(1)과 동일한 색상으로서 상기 리본 와이어(2)와 버스바(3) 위에 도포되어 상기 태양광 모듈(A)을 외부에서 바라보았을 때 상기 리본 와이어(2)와 버스바(3)가 태양 전지 셀(1)과 동일한 색상으로 보이도록 하는 컬러 마스킹(Color Masking) 부재(6)로 이루어져,
    상기 태양광 모듈(A)을 외부에서 바라보았을 때 리본 또는 버스바(3)의 색상이 태양 전지 색상과 동일하게 보이도록 함으로써 상기 태양광 모듈(A)의 심미성을 향상시킨 외관의 색상을 일치화시킨 태양광 모듈.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 컬러 마스킹 부재(6)는 흑색 안료가 서로 연결 고정되고 점착성을 지닌 용질(Solute)과;
    상기 용질이 희석되는 용매(Solvent)가 혼합된 혼합물이고,
    상기 용질은 흑색 안료가 함유된 안료 분산액(Millbase)과,
    흑색 안료를 서로 연결하는 가교제(Cross-linker),
    상기 가교제에 의해 서로 연결된 흑색 안료를 연결 고정하는 바인더 고분자(Binder Polymer),
    상기 컬러 마스킹 부재(6)에 점착성을 부가하는 첨가제(Additive), 광 중합 반응을 개시하기 위한 광 개시제(Photo-initiator),
    및 상기 상부 유리(5) 밑면에 도포되는 상기 컬러 마스킹 부재(6)의 표면 장력을 감소시키는 계면 활성제를 포함하는 것을 특징으로 하는 외관의 색상을 일치화시킨 태양광 모듈.
  3. 제2 항에 있어서,
    상기 가교제는 다수 개의 관능기를 갖는 아크릴산염(acrylate)이고,
    상기 바인더 고분자는 에폭시 아크릴산염(Epoxy acrylate) 또는 폴리아크릴산염(Polyacrylate)이며,
    상기 첨가제는 알콕시(Alkoxy) 또는 에폭시 실레인(Epoxy Silane)이 사용되고,
    상기 광 개시제는 옥심(Oxime)계 물질이 이용되며,
    상기 계면 활성제는 폴리에테르 변형 디메틸폴리실록산(Polyether modified dimethylpolysiloxane copolymer)이 사용되고,
    상기 용매는 프로필렌 글리콜 모노메틸 에테르 아세테이트(PGMEA: Propylene Glycol Monomethyl Ether Acetate) 또는 시클로헥사논(Cyclohexanone)을 이용하며,
    상기 안료 분산액은 흑색 안료(Black Pigment) 컬러 안료(Color Pigment) 및 상기 흑색 안료와 컬러 안료의 확산을 돕는 분산제(dispersant)가 혼합된 혼합물이고,
    상기 분산제는 폴리우레탄(Polyurethane)이나 폴리아크릴산염(Polyacrylate)이 이용되며,
    상기 흑색 안료는 도전성이 낮은 유기 물질로서, 상기 흑색 안료의 함량은 상기 컬러 마스킹 부재(6)의 전체 용질 중 20~70 중량비(wt%)이고,
    상기 컬러 안료는 적색이나, 녹색, 또는 청색 중 어느 하나의 색상을 발생시키는 안료이며,
    상기 안료 분산액은 흑색 안료에 의해 발현되는 흑색을 보완하기 위해 적색 컬러 안료나 녹색 컬러 안료 또는 청색 컬러 안료 중 2개 이상의 컬러 안료를 포함하고,
    상기 2개 이상의 컬러 안료의 총 함량은 상기 컬러 마스킹 부재(6)의 전체 용질 중 10~30 중량비(wt%)이며,
    상기 안료 분산액은 흑색을 보완하기 위해 소량의 카본 블랙(CB: Carbon Black)을 포함하고,
    상기 카본 블랙의 함량은 상기 컬러 마스킹 부재(6)의 전체 용질 중 10 중량비(wt%) 미만인 것을 특징으로 하는 외관의 색상을 일치화시킨 태양광 모듈.
  4. 제1 항에 있어서,
    상기 컬러 마스킹 부재(6) 중 용질의 함량은 20 중량비(wt%)이고,
    용매의 함량은 80 중량비(wt%)이며,
    상기 컬러 마스킹 부재(6)의 전체 용질 중 안료 분산액의 함량은 50~90 중량비(wt%)이고,
    상기 컬러 마스킹 부재(6)의 전체 용질 중 안료 분산액을 제외한 나머지 가교제와, 바인더 고분자, 첨가제, 광 개시제, 계면 활성제를 총합한 함량은 10~50 중량비(wt%)인 것을 특징으로 하는 외관의 색상을 일치화시킨 태양광 모듈.
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