KR20220075114A - High-efficiency, high-durability, lightweight solar cell module using ECTFE film and embossed cover - Google Patents
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Abstract
본 발명에 따른 ECTFE 필름과 엠보싱 커버를 활용한 고효율, 고내구성 경량 태양 전지 모듈은 태양의 빛 에너지를 전기 에너지로 변환시켜 전기를 발생하는 태양 전지와; 상기 태양 전지를 밀봉하여 상기 태양 전지 안으로 수분이나 이물질이 침투되는 것을 방지하는 밀봉재; 납작 판 형태로서 상기 밀봉재로 밀봉된 태양 전지의 밑면에 설치되어 밀봉재로 밀봉된 태양 전지의 하부를 보호하는 하부 보호 부재; 및 태양 빛을 투과하는 투명 재질의 납작판으로서 상기 밀봉재로 밀봉된 태양 전지의 상부에 장착되어 상기 밀봉재로 밀봉된 태양 전지의 상부를 보호하는 상부 보호 부재를 포함한다.A high-efficiency, high-durability and lightweight solar cell module using an ECTFE film and an embossed cover according to the present invention comprises: a solar cell generating electricity by converting light energy of the sun into electrical energy; a sealing material for sealing the solar cell and preventing moisture or foreign substances from penetrating into the solar cell; a lower protection member installed on a lower surface of the solar cell sealed with the sealing material in the form of a flat plate to protect the lower portion of the solar cell sealed with the sealing material; and an upper protection member that is a flat plate made of a transparent material that transmits sunlight and is mounted on the solar cell sealed with the sealing material to protect the top of the solar cell sealed with the sealing material.
Description
본 발명은 태양 전지 모듈의 전면에 엠보싱(Embossing) 처리된 ECTFE 필름이 접합된 태양 전지 모듈에 관한 것이다.The present invention relates to a solar cell module in which an embossed ECTFE film is bonded to the front surface of the solar cell module.
최근 태양 광 에너지를 이용하여 전력을 생산할 수 있는 태양광 발전 설비의 사용이 점차 보편화되고 있다.Recently, the use of photovoltaic power generation facilities capable of generating electric power by using photovoltaic energy has become increasingly common.
이러한 태양 광 에너지를 이용하는 태양 전지는 석탄이나 석유와 같은 화석 연료를 사용하지 않고, 무공해이며, 무한의 에너지원인 태양광을 이용함으로서 미래의 새로운 대체 에너지원으로서 각광을 받고 있으며, 현재에는 태양광 발전소나, 건축물, 자동차 등의 발전 전력을 얻는데, 이용되고 있다.Solar cells using such solar energy do not use fossil fuels such as coal or oil, are non-polluting, and are in the spotlight as a new alternative energy source in the future by using sunlight, which is an infinite energy source. It is used to obtain electricity generated by buildings, automobiles, etc.
일반적으로, 태양광 발전은 태양 전지(PV: Photovoltaic)를 이용하여 직접 전기를 생산하는 기술이다.In general, photovoltaic power generation is a technology for directly generating electricity using a solar cell (PV: Photovoltaic).
상기 태양 전지는 광전 효과를 이용하여 빛 에너지를 전기 에너지로 변환시키는 반도체 소자로서 플러스와 마이너스 극성을 띠는 2장의 반도체 박막으로 구성되며, 다수의 태양전지 셀(Cell)들이 직렬 또는 병렬 연결되어 사용자가 필요로 하는 전압 및 전류를 발생시키게 된다.The solar cell is a semiconductor device that converts light energy into electrical energy using the photoelectric effect, and is composed of two semiconductor thin films having positive and negative polarities, and a plurality of solar cells are connected in series or parallel to the user. to generate the required voltage and current.
한편, 상기 태양 전지는 보통 단독으로 사용되지 않고, 오염 물질이나 수분 그리고 충격으로부터 태양 전지를 보호하기 위해 태양광 모듈 형태로 제작된다.On the other hand, the solar cell is usually not used alone, and is manufactured in the form of a solar module to protect the solar cell from contaminants, moisture, and impact.
종래의 상기 태양광 모듈은 보통 2개 이상이 직렬 또는 병렬 연결된 태양 전지와, 상기 태양 전지의 겉면을 밀봉하는 EVA 필름, 상기 EVA 필름으로 밀봉된 태양 전지의 밑면에 장착된 백시트, 상기 EVA 필름으로 밀봉된 태양전지의 상부에 장착되는 글라스를 포함한다.The conventional solar module usually includes at least two solar cells connected in series or in parallel, an EVA film sealing the outer surface of the solar cell, a back sheet mounted on the bottom surface of the solar cell sealed with the EVA film, and the EVA film It includes a glass mounted on the top of the sealed solar cell.
하지만, 종래의 상기 태양광 모듈은 글라스의 자체 무게로 인해 무게가 무거워 건물 옥상에 설치하기에 부담이 된다는 문제점이 있었고, 과중한 무게로 인해 많은 설치 인원과 설치 비용이 발생된다는 문제점이 있었다.However, the conventional solar module has a problem in that it is burdensome to install on the roof of a building due to the weight of the glass itself, and there is a problem that a large number of installation personnel and installation costs are generated due to the excessive weight.
또한, 누설 전류에 의한 화재 발생 위험이 있고, 상기 태양광 모듈의 내·외부 온도차로 인해 자체 변형이 발생될 수 있다는 문제점이 있었다.In addition, there is a risk of fire caused by leakage current, and there is a problem that self-deformation may occur due to the temperature difference between the inside and outside of the solar module.
또, 종래의 태양광 모듈은 외부 충격에 매우 약해 마이크로 단위의 태양 전지 셀에 크랙이 생기거나 잔흠집이 생길 수 있다는 문제점이 있었다.In addition, the conventional solar module is very weak to external impact, there is a problem that a crack or small scratches may occur in the micro-scale solar cell.
또, 상기 문제점들은 육안으로 발견하기가 쉽지 않기 때문에 장기간 사용시 태양광 모듈의 충전 효율이 떨어져 비싼 비용을 들인 제품을 폐기해야 하는 경우가 발생될 수 있다.In addition, since it is not easy to detect the above problems with the naked eye, the charging efficiency of the solar module decreases when used for a long period of time, so that expensive products must be discarded.
이러한 문제점을 해결하기 위하여 본 출원인은 서울시에서 주최하는 2018년 태양광 활용 기술개발 지원 사업 과제 수행을 통해 성과를 낸 본 발명을 특허로 출원하고자 한다.In order to solve this problem, the present applicant intends to apply for a patent for the present invention, which was achieved through the implementation of the 2018 solar power utilization technology development support project hosted by the Seoul Metropolitan Government.
한편, 본 발명의 선행 기술로는 출원번호 "10-2016-0037371"호의 "내구성이 향상된 옥외용 태양 전지 모듈"이 출원되어 등록되었는데, 상기 내구성이 향상된 옥외용 태양 전지 모듈은 입사된 태양광을 이용하여 전기 에너지를 발생하는 태양 전지 모듈과, 상기 태양 전지 모듈 위에 덮어 씌워져 유지 성분이 태양 전지 모듈 표면에 부착됨을 방지하고 태양 전지 모듈이 시간이 경과됨에 따라 황색으로 변화됨을 방지하는 오염 방지 부재로 이루어지고, 상기 태양 전지 모듈은 입사된 태양광을 이용하여 전기 에너지를 발생하는 태양 전지와, 상기 태양 전지 위에 배치되어 태양광을 투과시킴과 더불어 외부 환경으로부터 태양 전지를 보호하는 글라스, 상기 태양 전지 밑에 배치되어 태양광의 반사나 유출을 줄임과 동시에 라이트 트래핑(Light Trapping)을 위한 백 시트(Back Sheet), 상기 글라스와 태양 전지 사이에 적층 되어 글라스와 태양 전지를 접착시킴과 더불어 태양광의 투과율을 높이며 외부 환경으로부터 태양 전지를 보호하는 상부 EVA(Ethylene Vinyl Acetate) 시트, 상기 태양 전지와 백 시트 사이에 적층 되어 태양 전지와 백 시트를 접착시킴과 더불어 외부 환경으로부터 태양 전지를 보호하는 하부 EVA(Ethylene Vinyl Acetate)시트로 구성된다.On the other hand, as the prior art of the present invention, "an outdoor solar cell module with improved durability" of application number "10-2016-0037371" has been filed and registered. A solar cell module that generates electrical energy, and an anti-pollution member that is overlaid on the solar cell module to prevent the oil and fat component from adhering to the surface of the solar cell module and prevent the solar cell module from turning yellow over time, , The solar cell module includes a solar cell generating electrical energy using incident sunlight, a glass disposed on the solar cell to transmit sunlight and protecting the solar cell from external environments, and disposed under the solar cell A back sheet for light trapping, which is laminated between the glass and the solar cell to bond the glass and the solar cell, while reducing the reflection or outflow of sunlight, increases the transmittance of sunlight and improves the external environment An upper EVA (Ethylene Vinyl Acetate) sheet that protects the solar cell from made up of sheets.
이에 본 발명은 상기 문제점을 해결하기 위하여 경량 태양광 모듈을 제공함으로써 설치가 간편하고, 설치 비용 및 설치 인력을 최소화할 수 있는 ECTFE 필름과 엠보싱 커버를 활용한 고효율, 고내구성 경량 태양 전지 모듈을 제공하는 것이다.Accordingly, the present invention provides a high-efficiency, high-durability lightweight solar cell module using an ECTFE film and an embossing cover that is easy to install and can minimize installation cost and installation manpower by providing a lightweight solar module to solve the above problems will do
또한, 본 발명은 내충격성과, 투명성, 방수성, 경량성, 유연성, 내열성, 내한성, 내후성, 난연성이 우수한 ECTFE 필름과 엠보싱 커버를 활용한 고효율, 고내구성 경량 태양 전지 모듈을 제공하는 것이다.In addition, the present invention is to provide a high-efficiency, high-durability lightweight solar cell module using an ECTFE film and an embossing cover that are excellent in impact resistance, transparency, waterproofness, lightness, flexibility, heat resistance, cold resistance, weather resistance, and flame retardancy.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 ECTFE 필름과 엠보싱 커버를 활용한 고효율, 고내구성 경량 태양 전지 모듈은 태양의 빛 에너지를 전기 에너지로 변환시켜 전기를 발생하는 태양 전지와; 상기 태양 전지를 밀봉하여 상기 태양 전지 안으로 수분이나 이물질이 침투되는 것을 방지하는 밀봉재; 납작 판 형태로서 상기 밀봉재로 밀봉된 태양 전지의 밑면에 설치되어 밀봉재로 밀봉된 태양 전지의 하부를 보호하는 하부 보호 부재; 및 태양 빛을 투과하는 투명 재질의 납작판으로서 상기 밀봉재로 밀봉된 태양 전지의 상부에 장착되어 상기 밀봉재로 밀봉된 태양 전지의 상부를 보호하는 상부 보호 부재를 포함한다. 상기 밀봉재는 EVA(Ethylene Vinyl Acetate) 필름으로 제작되고, 상기 상부 보호 부재의 표면은 광산란 특성과 광 투과율을 높이기 위해 엠보싱(Embossing) 처리된다. 상기 상부 보호 부재는 ECTFE(ethylene chlorotrifluoroethylene) 필름이고, 상기 하부 보호 부재는 폴리카보네이트로 제작된다. 상기 밀봉재의 윗면과 상부 보호 부재 사이에는 상기 상부 보호 부재와 밀봉재를 접착시키기 위한 접착 부재가 코팅된다. 상기 접착 부재는 EVA 필름을 이용할 수 있다.A high-efficiency, high-durability and lightweight solar cell module using an ECTFE film and an embossed cover according to the present invention for achieving the above object includes: a solar cell generating electricity by converting light energy of the sun into electrical energy; a sealing material for sealing the solar cell and preventing moisture or foreign substances from penetrating into the solar cell; a lower protection member installed on a lower surface of the solar cell sealed with the sealing material in the form of a flat plate to protect the lower portion of the solar cell sealed with the sealing material; and an upper protection member that is a flat plate made of a transparent material that transmits sunlight and is mounted on the solar cell sealed with the sealing material to protect the upper portion of the solar cell sealed with the sealing material. The sealing material is made of an Ethylene Vinyl Acetate (EVA) film, and the surface of the upper protective member is embossed to increase light scattering characteristics and light transmittance. The upper protective member is an ethylene chlorotrifluoroethylene (ECTFE) film, and the lower protective member is made of polycarbonate. An adhesive member for bonding the upper protection member and the sealing material is coated between the upper surface of the sealing material and the upper protection member. The adhesive member may use an EVA film.
이러한 구성으로 이루어진 본 발명에 따른 ECTFE 필름과 엠보싱 커버를 활용한 고효율, 고내구성 경량 태양 전지 모듈은 ECTFE 재질의 상부 보호 부재를 사용함으로써 태양 전지 모듈의 무게를 감소시켜 태양 전지 모듈에 대한 설치 비용을 절감시킬 수 있고, 건물 지붕에 가해지는 하중을 감소시킬 수 있다.The high-efficiency, high-durability and lightweight solar cell module using the ECTFE film and embossing cover according to the present invention having such a configuration reduces the weight of the solar cell module by using an upper protective member made of ECTFE material, thereby reducing the installation cost of the solar cell module. can be reduced, and the load applied to the roof of the building can be reduced.
또한, 외부 충격에 의해 태양 전지 전면이 파손되는 것을 최소화할 수 있으며, 누설 전류 화재로 인한 피해를 감소시킬 수 있다.In addition, it is possible to minimize damage to the front surface of the solar cell due to an external impact, and it is possible to reduce damage due to leakage current fire.
또, 수증기 투과도가 낮기 때문에 태양 전지안으로 수분이 침투되는 것을 예방할 수 있으며, 높은 투명성으로 인해 발전 효율을 높일 수 있다.In addition, since the water vapor permeability is low, penetration of moisture into the solar cell can be prevented, and power generation efficiency can be increased due to high transparency.
또, 폴리카보네이트 재질의 하부 보호 부재를 채용함으로써 태양 전지 모듈의 하부를 보다 안전하게 보호할 수 있다. In addition, it is possible to more safely protect the lower portion of the solar cell module by employing the lower protective member made of polycarbonate.
또한, 상기 폴리카보네이트는 일반 유리에 비해 절반 정도로 가벼워 태양 전지 모듈의 무게를 낮출 수 있고, 태양 전지 모듈의 시공시 인건비를 절감할 수 있다.In addition, since the polycarbonate is about half lighter than general glass, the weight of the solar cell module can be lowered, and labor costs can be reduced when the solar cell module is constructed.
또, 상기 폴리카보네이트는 유연성이 뛰어나 곡면 시공이 용이함으로 다양한 건축물에 적용 가능하고, 매우 높은 내후성을 가지며, 난연성이 우수해 화재가 번지는 데에는 기여하지 않으며, 불길이 발생하더라도 번지지 않고 꺼지는 특성을 갖고 있기 때문에 태양 전지 모듈로 인한 화재를 예방할 수 있다.In addition, the polycarbonate has excellent flexibility and can be applied to various buildings because it is easy to construct on a curved surface, has very high weather resistance, and has excellent flame retardancy, so it does not contribute to the spread of fire, and it does not spread even if a fire occurs. Therefore, it is possible to prevent fires caused by solar cell modules.
도면 1은 본 발명의 분해 사시도,
도면 2는 ECTFE와 EFTE에 대하여 재료 특성과, 인장 강도, 내열성, 광학적 성질, 전기적 성질, 방수 기능을 상호 대비한 표,
도면 3은 글라스와 ECTFE로 가공된 상부 보호 부재간에 무게 차이 그리고, 각각의 구성품을 이용하여 태양 전지 모듈을 만들었을 때 태양 전지 모듈의 무게차를 도시한 표,
도면 4는 ECTFE로 가공된 상부 보호 부재의 내구성을 설명하기 위한 도면,
도면 5는 ECTFE 재질의 상부 보호 부재의 관통 저항을 ETFE 필름과 비교한 막대 그래프,
도면 6은 ECTFE 재질의 상부 보호 부재와 ETFE 필름 사이의 난연성 검사 결과 수치를 상호 비교한 표,
도면 7은 ECTFE 재질의 상부 보호 부재와 ETFE 필름 사이의 수증기 투과도를 비교한 막대 그래프,
도면 8은 태양 전지 모듈의 전면에 ECTFE 재질의 상부 보호 부재를 장착했을 경우와 일반적인 보호 글라스를 장착했을 경우 태양 전지 모듈의 발전 효율을 비교한 막대 그래프,
도면 9는 ECTFE 재질로 가공된 상기 상부 보호 부재의 노화 시험 후 특성 변화를 항목별로 나열한 표,
도면 10은 ECTFE 재질로 가공된 상부 보호 부재의 파장당 광 투과율에 대한 그래프,
도면 11은 ECTFE 재질로 가공된 상부 보호 부재의 가속 UV 시험 중 시간당 인장 파괴 강도 변화에 대한 그래프,
도면 12는 ECTFE 재질로 가공된 상부 보호 부재의 가속 UV 시험 중 시간당 인장 신율 변화에 대한 그래프,
도면 13은 ECTFE 재질로 가공된 상부 보호 부재의 가속 UV 시험 중 시간당 총 광선 투과율에 대한 그래프.1 is an exploded perspective view of the present invention;
2 is a table comparing material properties, tensile strength, heat resistance, optical properties, electrical properties, and waterproof functions for ECTFE and EFTE;
3 is a table showing the weight difference between the upper protective member processed with glass and ECTFE, and the weight difference of the solar cell module when the solar cell module is made using each component;
Figure 4 is a view for explaining the durability of the upper protective member processed with ECTFE;
5 is a bar graph comparing the penetration resistance of the upper protective member made of ECTFE material with that of the ETFE film;
6 is a table comparing the results of the flame retardancy test between the upper protective member made of ECTFE material and the ETFE film;
7 is a bar graph comparing the water vapor permeability between the upper protective member made of ECTFE material and the ETFE film;
8 is a bar graph comparing the power generation efficiency of the solar cell module when the upper protective member made of ECTFE material is mounted on the front of the solar cell module and when a general protective glass is installed;
Figure 9 is a table listing the characteristic changes by item after the aging test of the upper protective member processed from ECTFE material;
10 is a graph of the light transmittance per wavelength of the upper protective member processed from ECTFE material;
Figure 11 is a graph of the change in tensile breaking strength per hour during the accelerated UV test of the upper protective member machined from ECTFE material;
Figure 12 is a graph of the change in tensile elongation per hour during the accelerated UV test of the upper protective member machined from ECTFE material;
Figure 13 is a graph of the total light transmittance per hour during the accelerated UV test of the upper protective member machined from ECTFE material.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 자세히 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
본 발명에 따른 ECTFE 필름과 엠보싱 커버를 활용한 고효율, 고내구성 경량 태양 전지 모듈은 도면 1에 도시한 바와 같이, 태양의 빛 에너지를 전기 에너지로 변환시켜 전기를 발생하는 태양 전지(1)와; 상기 태양 전지(1)를 밀봉하여 상기 태양 전지(1) 안으로 수분이나 이물질이 침투되는 것을 방지하는 밀봉재(2); 납작 판 형태로서 상기 밀봉재(2)로 밀봉된 태양 전지(1)의 밑면에 설치되어 밀봉재(2)로 밀봉된 태양 전지(1)의 하부를 보호하는 하부 보호 부재(3); 및 태양 빛을 투과하는 투명 재질의 납작판으로서 상기 밀봉재(2)로 밀봉된 태양 전지(1)의 상부에 장착되어 상기 밀봉재(2)로 밀봉된 태양 전지(1)의 상부를 보호하는 상부 보호 부재(4)를 포함한다.A high-efficiency, high-durability and lightweight solar cell module using an ECTFE film and an embossed cover according to the present invention includes a
상기 밀봉재(2)는 EVA(Ethylene Vinyl Acetate) 필름으로 제작된다.The
상기 상부 보호 부재(4)의 표면은 광산란 특성과 광 투과율을 높이기 위해 엠보싱(Embossing) 처리된다.The surface of the upper
상기 상부 보호 부재(4)의 엠보싱 처리는 마이크로 핫-엠보싱(Micro Hot-Embossing) 기술을 이용한다. The embossing process of the upper
상기 마이크로 핫-엠보싱 기술은 열가소성 고분자 기판이나 열경화성 수지에 적절한 열과 압력을 가하여 금형의 미세한 마이크로/나노 패턴의 복제가 가능한 기술로서, 기존의 반도체 기술에 기반한 노광/에칭 공정과, UV(Ultraviolet) 나노/마이크로 임프린팅, 인쇄전자 기술과 함께 나노/마이크로 형상의 패터닝을 위한 기술 중 하나이다.The micro hot-embossing technology is a technology that can reproduce fine micro/nano patterns of a mold by applying appropriate heat and pressure to a thermoplastic polymer substrate or a thermosetting resin. Exposure/etching process based on existing semiconductor technology, UV (Ultraviolet) nano / It is one of the technologies for patterning nano/micro shapes along with micro-imprinting and printed electronics technology.
상기 마이크로 핫-엠보싱 공정은 금형과 기판에 열을 가하여 온도를 높이는 공정과, 상기 금형을 압착하여 ECTFE 필름으로 제작된 상부 보호 부재(4)의 표면에 나노/마이크로 패턴을 각인(Embossing)하는 공정, 금형과 기판을 식히면서 이형(Demolding)하는 공정을 포함한다. The micro hot-embossing process is a process of increasing the temperature by applying heat to the mold and the substrate, and a process of engraving a nano/micro pattern on the surface of the upper
상기 상부 보호 부재(4)의 온도 상승 구간에서는 응력을 집중시켜 최대 열변형을 유발시키고, 온도 하강 구간에서는 잔류 응력 완화를 통하여 각인된 패턴의 복원을 최소화해야 보다 나은 각인률을 얻을 수 있다.In the temperature rise section of the upper
상기 상부 보호 부재(4)는 도면 1에 도시한 바와 같이, ECTFE(ethylene chlorotrifluoroethylene) 필름으로 제작된다.As shown in FIG. 1 , the upper
상기 ECTFE 재질의 상부 보호 부재(4)는 빛 투과성이 뛰어나고 매우 우수한 내구성으로 인한 자외선 저항이 뛰어나며, 유연하면서도 가볍다.The upper
특히, 외부 오염 물질과 악천 후에 강한 저항성을 가지며, 가연성이 낮고 스트레스로 인한 균열 저항이 높으며, 절연 성질을 갖는 신소재이다.In particular, it is a new material with strong resistance to external pollutants and bad weather, low flammability, high crack resistance due to stress, and insulating properties.
또한, 표면이 엠보싱 처리된 ECTFE 재질의 상부 보호 부재(4)는 표면의 굴절률 차이 때문에 최대 98%의 높은 광산란 특성을 갖고, 최대 96%의 광 투과율을 갖는다.In addition, the upper
상기 ECTFE 재질의 상부 보호 부재(4)는 상기 태양 전지(1)로 들어오는 빛을 안개처럼 뿌옇게 흐트려주는 광안개 메타 필름으로 작용한다.The upper
상기 밀봉재(2)로 밀봉된 태양 전지(1)의 윗면에 상기 상부 보호 부재(4)를 장착하면, 상부 보호 부재(4)를 장착하지 않은 태양 전지(1)보다 전기 생산 효율이 10% 높아지는 것을 확인할 수 있다.When the
표면이 엠보싱 처리된 상부 보호 부재(4)를 통과해 산란된 빛이 상부 보호 부재(4)를 통해 반사되어 빠져나가지 못하고 태양 전지(1)의 광 흡수층을 비스듬하게 지나게 되면서 광 흡수율이 높아지기 때문이다.This is because light that is scattered through the upper
도면 2는 상기 ECTFE와 EFTE에 대하여 재료 특성과, 인장 강도, 내열성, 광학적 성질, 전기적 성질, 방수 기능을 상호 대비한 표이다.2 is a table comparing material properties, tensile strength, heat resistance, optical properties, electrical properties, and waterproof functions for the ECTFE and EFTE.
도면 2에 도시한 바와 같이, ECTFE가 EFTE에 비해 비중이 낮으면서 인장 강도와, 난연성, 광투과성, 절연성, 방수성이 우수함을 알 수 있다.As shown in Figure 2, it can be seen that ECTFE has a lower specific gravity than EFTE, and has excellent tensile strength, flame retardancy, light transmittance, insulation and waterproof properties.
또한, 도면 3에 도시한 바와 같이, 밀봉재(2)로 포장된 태양 전지(1) 위에 글라스 대신에 ECTFE 재질의 상부 보호 부재(4)를 설치했을 때 상부 보호 부재(4)의 무게는 글라스에 비해 단위 면적당 1/100로 축소되고, 태양 전지 모듈의 전체 무게는 1/3로 줄어듦을 알 수 있다.In addition, as shown in FIG. 3, when the upper
또, 도면 4에 도시한 직경 50mm에 130g의 돌을 6m 높이에서 태양 전지 모듈위로 떨어뜨렸을 때 글라스의 경우에는 쉽게 파손되는 문제점이 있었으나, ECTFE 재질의 상부 보호 부재(4)는 별다른 손상이 없었다.In addition, when a stone of 130 g with a diameter of 50 mm shown in FIG. 4 was dropped from a height of 6 m onto the solar cell module, there was a problem in that the glass was easily damaged, but the upper
또, 상기 ECTFE 재질의 상부 보호 부재(4)의 관통 저항은 도면 5에 도시한 바와 같이, 상부 보호 부재(4)의 두께가 25um 일 때 5.3N이고, 50um 일 때 9N로서 비교 대상인 50um 두께의 ETFE 보다 관통 저항이 높음을 알 수 있다.In addition, as shown in FIG. 5, the penetration resistance of the
또, 도면 6에 도시한 바와 같이, 본 발명에 갖추어진 상부 보호 부재(4)의 소재인 ECTFE와 ETFE에 대하여 난연성 검사 항목을 상호 비교했을 때 상기 ECTFE가 ETFE에 비해 불에 타지 않는 특성치가 보다 높았다.In addition, as shown in FIG. 6, when ECTFE and ETFE, which are the materials of the
여기서, 도면 6에 기재된 'S1'은 연기 배출 정도를 나타내는 등급으로서 등급이 높을 수록 보다 많은 연기를 배출하게 된다.Here, 'S1' described in FIG. 6 is a grade indicating the degree of smoke emission, and the higher the grade, the more smoke is emitted.
예를 들어, 'S1'은 연기 배출이 거의 없거나 적은 상태를 의미하고, 'S2'는 중간 정도의 연기를 배출함을 의미한다. 또한, 'S3'는 많은 연기를 배출함을 의미한다.For example, 'S1' means little or no smoke emission, and 'S2' means a moderate amount of smoke. Also, 'S3' means to emit a lot of smoke.
또한, 도면 6에 도시된 'd0'는 연소 중 낙하물질 양을 나타내는 등급으로서 등급이 높을 수록 낙하물질 양이 많아진다.In addition, 'd0' shown in FIG. 6 is a grade indicating the amount of falling material during combustion, and the higher the grade, the greater the amount of falling material.
예를 들어, 'd0'는 불타는 동안 낙하 물질이 거의 없는 상태(no dripping)이고, 'd1'은 불타는 동안 약간의 낙하 물질이 발생되는 상태(slow dripping)이며, 'd2'는 불타는 동안 낙하 물질이 좀 많이 떨어지는 상태(high dripping)이다.For example, 'd0' is the condition with little dripping during burning (no dripping), 'd1' is the condition with little falling material during burning (slow dripping), and 'd2' is the condition with little falling material during burning (slow dripping). This is high dripping.
또, 상기 상부 보호 부재(4)를 ECTFE로 가공했을 때 수증기 투과도는 도면 7에 도시한 바와 같다.In addition, when the upper
도면 7에 도시한 바와 같이, ECTFE 재질의 상부 보호 부재(4)의 두께를 25um로 했을 때 상기 상부 보호 부재(4)의 수증기 투과도는 7.31g/㎡·day이고, ECTFE 재질의 상부 보호 부재(4)의 두께를 50um로 했을 때 상기 상부 보호 부재(4)의 수증기 투과도는 2.39g/㎡·day이며, ECTFE 재질의 상부 보호 부재(4)의 두께를 100um로 했을 때 상기 상부 보호 부재(4)의 수증기 투과도는 0.94g/㎡·day이다.7, when the thickness of the upper
도면 7에 도시한 바와 같이, 50um 두께의 ETFE 필름에 비해 수증기 투과도가 월등이 낮은 것을 확인할 수 있다.As shown in FIG. 7 , it can be confirmed that the water vapor permeability is significantly lower than that of the ETFE film having a thickness of 50 μm.
또, 도면 8에 도시한 바와 같이, ECTFE 재질로 가공된 상기 상부 보호 부재(4)의 두께를 25um로 했을 때 상기 태양 전지 모듈의 전력 변환 효율은 15.4% 내지 15.5%로 기존 글라스보다 전력 변환 효율이 높음을 알 수 있다.In addition, as shown in FIG. 8, when the thickness of the
도면 9는 ECTFE 재질로 가공된 상기 상부 보호 부재(4)의 노화 시험 후 특성 변화를 항목별로 나열한 표이다.9 is a table listing changes in characteristics of the upper
도면 10은 ECTFE 재질로 가공된 상부 보호 부재(4)의 파장당 광 투과율에 대한 그래프이고, 도면 11은 ECTFE 재질로 가공된 상부 보호 부재(4)의 가속 UV 시험 중 시간당 인장 파괴 강도 변화에 대한 그래프이며, 도면 12는 ECTFE 재질로 가공된 상부 보호 부재(4)의 가속 UV 시험 중 시간당 인장 신율 변화에 대한 그래프이고, 도면 13은 ECTFE 재질로 가공된 상부 보호 부재(4)의 가속 UV 시험 중 시간당 총 광선 투과율에 대한 그래프이다.FIG. 10 is a graph of the light transmittance per wavelength of the upper
상기 하부 보호 부재(3)는 도면 1에 도시한 바와, 폴리카보네이트로 제작된다.As shown in FIG. 1, the lower
상기 하부 보호 부재(3)로 사용되는 폴리카보네이트는 1950년대 초반 Bayer 및 Sabic이 상업적 생산을 시작한 이래 여러 업체에서 상업 생산하고 있다.Polycarbonate used as the lower
상기 폴리카보네이트는 범용 엔지니어링 플라스틱 중 유일하게 투명성을 지니고 있으며, 내충격성, 내열성, 타 수지와의 상용성 등이 우수하다.The polycarbonate is unique among general-purpose engineering plastics and has excellent impact resistance, heat resistance, and compatibility with other resins.
상기 폴리카보네이트의 특성을 나열하면 다음과 같다.The properties of the polycarbonate are listed as follows.
먼저, 내충격성으로서 상기 폴리카보네이트는 뛰어난 내충격성으로서 유리의 250배 충격 강도를 가지며, 쉽게 깨지지 않아 안전하고, 방탄 효과도 있어 안전을 요하는 곳에서 마음 놓고 사용 가능하다.First, as the impact resistance, the polycarbonate has an impact strength 250 times that of glass as an excellent impact resistance, is not easily broken, is safe, and has a bulletproof effect, so it can be used safely in places that require safety.
다음, 투과성으로서, 상기 폴리카보네이트는 유리처럼 맑고 투명하여 82% 내지 92%의 빛을 투과시키며, 폴리카보네이트에 안료를 첨가하는 방법 등으로 다양한 색상을 구현 가능할 뿐만 아니라 빛 투과율 조절이 가능하다.Next, as permeability, the polycarbonate is clear and transparent like glass and transmits 82% to 92% of light, and it is possible to implement various colors by adding a pigment to the polycarbonate as well as to control the light transmittance.
다음, 경량성으로서, 상기 폴리카보네이트는 일반 유리에 비해 중량이 낮고 일반 유리에 비해 절반 정도로 가벼워 시공 시 인건비 절감 효과가 있다.Next, as a light weight, the polycarbonate has a lower weight than general glass and is about half lighter than general glass, thereby reducing labor costs during construction.
다음, 유연성으로서, 상기 폴리카보네이트는 유연성이 뛰어나 곡면 시공이 용이하여 다양한 건축물에 적용이 가능하다.Next, as a flexibility, the polycarbonate has excellent flexibility and is easy to construct on a curved surface, so that it can be applied to various buildings.
다음, 내열성, 내한성, 내후성으로서, 상기 폴리카보네이트는 50도 내지 140도의 넓은 온도 범위에서 견딜 수 있고, 자외선 안정제의 첨가 및 별도의 특수 제조법을 사용하여 높은 내후성을 가질 수 있다.Next, as heat resistance, cold resistance, and weather resistance, the polycarbonate can withstand a wide temperature range of 50 degrees to 140 degrees, and can have high weather resistance by adding a UV stabilizer and using a separate special manufacturing method.
다음, 난연성으로서, 상기 폴리카보네이트는 화재의 강한 열에서는 유연하게 녹아 내리지만, 불길이 번짐에 따라 화재가 더욱 더 커지는데는 기여하지 않으며, 불길이 발생해도 번지지 않고 꺼지는 특성을 가지고 있다.Next, as a flame retardant, the polycarbonate melts flexibly in the strong heat of a fire, but does not contribute to a larger fire as the flame spreads.
상기 밀봉재(2)의 윗면과 상부 보호 부재(4) 사이에는 상기 상부 보호 부재(4)와 밀봉재(2)를 접착시키기 위한 접착 부재(5)가 코팅된다.An
상기 접착 부재(5)는 EVA 필름을 이용할 수 있다.The
상기 접착 부재(5)는 상기 상부 보호 부재(4)와 밀봉재(2) 사이의 내구성을 보다 증대시킨다.The
상기 태양 전지(1)는 C-Si 태양 전지(1)이다.The
이러한 구성으로 이루어진 본 발명에 따른 ECTFE 필름과 엠보싱 커버를 활용한 고효율, 고내구성 경량 태양 전지 모듈은 ECTFE 재질의 상부 보호 부재(4)를 사용함으로써 태양 전지 모듈의 무게를 감소시켜 태양 전지 모듈에 대한 설치 비용을 절감시킬 수 있고, 건물 지붕에 가해지는 하중을 감소시킬 수 있다.The high-efficiency, high-durability and lightweight solar cell module using the ECTFE film and embossing cover according to the present invention having such a configuration uses the upper
또한, 외부 충격에 의해 태양 전지(1) 전면이 파손되는 것을 최소화할 수 있으며, 누설 전류 화재로 인한 피해를 감소시킬 수 있다.In addition, it is possible to minimize damage to the front surface of the
또, 수증기 투과도가 낮기 때문에 태양 전지(1)안으로 수분이 침투되는 것을 예방할 수 있으며, 높은 투명성으로 인해 발전 효율을 높일 수 있다.In addition, since the water vapor permeability is low, penetration of moisture into the
또, 폴리카보네이트 재질의 하부 보호 부재(3)를 채용함으로써 태양 전지 모듈의 하부를 보다 안전하게 보호할 수 있다. In addition, by employing the lower
또한, 상기 폴리카보네이트는 일반 유리에 비해 절반 정도로 가벼워 태양 전지 모듈의 무게를 낮출 수 있고, 태양 전지 모듈의 시공시 인건비를 절감할 수 있다.In addition, since the polycarbonate is about half lighter than general glass, the weight of the solar cell module can be lowered, and labor costs can be reduced when the solar cell module is constructed.
또, 상기 폴리카보네이트는 유연성이 뛰어나 곡면 시공이 용이함으로 다양한 건축물에 적용 가능하고, 매우 높은 내후성을 가지며, 난연성이 우수해 화재가 번지는 데에는 기여하지 않으며, 불길이 발생하더라도 번지지 않고 꺼지는 특성을 갖고 있기 때문에 태양 전지 모듈로 인한 화재를 예방할 수 있다.In addition, the polycarbonate has excellent flexibility and can be applied to various buildings because it is easy to construct on a curved surface, has very high weather resistance, and has excellent flame retardancy, so it does not contribute to the spread of fire, and it does not spread even if a fire occurs. Therefore, it is possible to prevent fires caused by solar cell modules.
1. 태양 전지 2. 밀봉재
3. 하부 보호 부재 4. 상부 보호 부재
5. 접착 부재1.
3.
5. Adhesive member
Claims (4)
상기 태양 전지(1)를 밀봉하여 상기 태양 전지(1) 안으로 수분이나 이물질이 침투되는 것을 방지하는 밀봉재(2);
납작 판 형태로서 상기 밀봉재(2)로 밀봉된 태양 전지(1)의 밑면에 설치되어 밀봉재(2)로 밀봉된 태양 전지(1)의 하부를 보호하는 하부 보호 부재(3);
및 태양 빛을 투과하는 투명 재질의 납작판으로서 상기 밀봉재(2)로 밀봉된 태양 전지(1)의 상부에 장착되어 상기 밀봉재(2)로 밀봉된 태양 전지(1)의 상부를 보호하는 상부 보호 부재(4)를 포함하는 ECTFE 필름과 엠보싱 커버를 활용한 고효율, 고내구성 경량 태양 전지 모듈.
a solar cell (1) for generating electricity by converting light energy of the sun into electrical energy;
a sealing material (2) for sealing the solar cell (1) to prevent moisture or foreign substances from penetrating into the solar cell (1);
a lower protection member 3 installed on the underside of the solar cell 1 sealed with the sealing material 2 in the form of a flat plate to protect the lower portion of the solar cell 1 sealed with the sealing material 2 ;
and a flat plate made of a transparent material that transmits sunlight, mounted on top of the solar cell 1 sealed with the sealing material 2 , and protecting the upper portion of the solar cell 1 sealed with the sealing material 2 . A high-efficiency, high-durability, lightweight solar cell module utilizing an ECTFE film including a member (4) and an embossed cover.
상기 상부 보호 부재(4)의 표면은 광산란 특성과 광 투과율을 높이기 위해 엠보싱(Embossing) 처리된 것을 특징으로 하는 ECTFE 필름과 엠보싱 커버를 활용한 고효율, 고내구성 경량 태양 전지 모듈.
According to claim 1,
A high-efficiency, high-durability lightweight solar cell module using an ECTFE film and an embossed cover, characterized in that the surface of the upper protective member (4) is embossed to increase light scattering characteristics and light transmittance.
상기 상부 보호 부재(4)는 ECTFE 필름인 것을 특징으로 하는 ECTFE 필름과 엠보싱 커버를 활용한 고효율, 고내구성 경량 태양 전지 모듈.
According to claim 1,
The upper protective member (4) is a high-efficiency, high-durability lightweight solar cell module using an ECTFE film and an embossing cover, characterized in that it is an ECTFE film.
상기 하부 보호 부재(3)는 폴리카보네이트인 것을 특징으로 하는 ECTFE 필름과 엠보싱 커버를 활용한 고효율, 고내구성 경량 태양 전지 모듈.
According to claim 1,
The lower protective member (3) is a high-efficiency, high-durability lightweight solar cell module using an ECTFE film and an embossing cover, characterized in that it is polycarbonate.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020200162887A KR20220075114A (en) | 2020-11-27 | 2020-11-27 | High-efficiency, high-durability, lightweight solar cell module using ECTFE film and embossed cover |
Applications Claiming Priority (1)
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|---|---|---|---|
| KR1020200162887A KR20220075114A (en) | 2020-11-27 | 2020-11-27 | High-efficiency, high-durability, lightweight solar cell module using ECTFE film and embossed cover |
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|---|---|
| KR20220075114A true KR20220075114A (en) | 2022-06-07 |
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| KR1020200162887A KR20220075114A (en) | 2020-11-27 | 2020-11-27 | High-efficiency, high-durability, lightweight solar cell module using ECTFE film and embossed cover |
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| KR (1) | KR20220075114A (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR102589053B1 (en) * | 2022-12-27 | 2023-10-13 | (주)동신폴리켐 | Canopy type polycarbonate solar module |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101645534B1 (en) | 2016-03-29 | 2016-08-08 | (주) 비제이파워 | Solar cell module for outdoor having enhanced endurance |
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2020
- 2020-11-27 KR KR1020200162887A patent/KR20220075114A/en not_active Application Discontinuation
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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