KR20230050041A - Heat-dissipating steel plate-type shingled solar module and manufacturing method thereof - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 고온출력 저하를 위한 방열 강판형 슁글드 태양광 모듈 및 그 제조방법에 관한 것으로, 특히 동일면적 대비 20% 출력이 높은 슁글드 실리콘 태양광 모듈에서 온도상승에 따른 출력저하를 방지하는 방열 강판형 슁글드 태양광 모듈 및 그 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to a heat-dissipating steel plate-type shingled solar module for reducing output at high temperatures and a method for manufacturing the same, and in particular, in a shingled silicon solar module with 20% higher output compared to the same area, heat dissipation that prevents output reduction due to temperature rise It relates to a steel plate-type shingled solar module and a manufacturing method thereof.
현재 주 에너지원인 화석연료는 그 매장량이 점차 고갈되고 있으며 지구온난화 등 지구환경에 악영향을 미치고 있어 인류는 대체에너지 개발에 박차를 가하고 있다. 환경문제 및 고갈의 우려가 없는 대체에너지로 풍력, 수력, 원자력, 태양에너지 등이 있으며, 그중 무한한 에너지원으로 알려진 태양 에너지가 화석연료를 대체할 수 있는 미래의 대안으로 급부상하고 있는 추세이다.Fossil fuels, which are currently the main energy source, are gradually depleting their reserves and adversely affecting the global environment such as global warming, so mankind is accelerating the development of alternative energy. There are wind power, water power, nuclear power, solar energy, etc. as alternative energy without concerns about environmental problems and depletion.
즉, 청정에너지의 한 형태인 태양 에너지의 인기가 상승하고 있다. 또 반도체 기술의 진보로 인하여, 보다 효율적이고 더욱 큰 효율을 얻을 수 있는 태양광 모듈 및 태양광 패널의 설계가 가능하게 되었다. 또한, 태양광 모듈 및 태양광 패널을 제조하기 위해 사용되는 물질이 상대적으로 저렴하게 되면서, 태양광 발전의 생산 비용 감소에 기여하고 있다.That said, solar energy, a form of clean energy, is growing in popularity. In addition, advances in semiconductor technology have made it possible to design solar modules and solar panels that are more efficient and can obtain greater efficiency. In addition, as materials used to manufacture solar modules and solar panels become relatively inexpensive, it contributes to reducing the production cost of solar power generation.
상기 태양광 모듈은 태양전지를 외부환경으로부터 보호하기 위하여 다층 구조로 이루어진다. 태양광 모듈 프레임은 태양광 모듈의 기계적인 강도를 유지하고, 태양전지와 태양전지의 전면 및 후면에 적층되는 재료들을 강하게 접합시키는 역할을 수행한다. 이러한 태양광 모듈은 다수의 스트링(string)이 직렬 연결되어 구성된다. 예를 들어, 4~6개의 스트링이 하나의 태양광 모듈을 구성하며, 이들 각각은 독립적으로 태양광 발전 기능을 갖는다. 상기 스트링은 분할된 스트립의 하부 및 상부 상에 각각 버스바를 제작하고, 이 버스바를 전도성 접착제(ECA : Electroconductive Adhesive)로 연결하여 접합한다. The photovoltaic module has a multilayer structure to protect solar cells from the external environment. The photovoltaic module frame maintains the mechanical strength of the photovoltaic module and serves to strongly bond the solar cell and the materials stacked on the front and rear surfaces of the photovoltaic cell. These solar modules are configured by connecting a plurality of strings in series. For example, 4 to 6 strings constitute one photovoltaic module, and each of them independently has a photovoltaic power generation function. The string is bonded by manufacturing busbars on the lower and upper portions of the divided strips, respectively, and connecting the busbars with conductive adhesive (ECA).
한편, 결정질 실리콘 태양전지는 1℃ 상승시 출력이 0.4~0.5%가 감소한다. 이는 온도상승에 따라 태양전지의 Voc(개방전압) 하락에 따른 주된 이유로서, 25℃ 기준 대비, Voc는 2.2mV/℃ 감소한다.On the other hand, the output of crystalline silicon solar cells decreases by 0.4 to 0.5% when the temperature rises by 1°C. This is the main reason for the decrease in the Voc (open circuit voltage) of the solar cell as the temperature rises, and the Voc decreases by 2.2mV/℃ compared to the standard of 25℃.
이와 같은 온도 상승에 따른 모듈 출력 저하를 막기 위하여 냉각 시스템(물, 공기 등 활용) 이용시 부가적인 비용상승과 시설물이 거대해짐에 따라 건물 등에서 설치 제약 요인으로 작용하고 있다.In order to prevent a decrease in module output due to such a temperature rise, when using a cooling system (using water, air, etc.), additional cost increases and facilities become gigantic, which acts as a constraint on installation in buildings.
또한, 건물 일체형 태양광 모듈(BIPV : Building-integrated photovoltaics) 등에 활용됨에 따라 모듈 심미성 향상을 위해 블랙 백시트 사용해 모듈 온도증가에 대한 추가요인이 발생한다.In addition, as it is used in building-integrated photovoltaics (BIPV), etc., an additional factor for increasing the module temperature occurs by using a black back sheet to improve the aesthetics of the module.
이러한 문제를 해결하기 위한 기술의 일 예가 하기 특허문헌 1 내지 3 등에 개시되어 있다.An example of a technique for solving this problem is disclosed in Patent Documents 1 to 3 and the like.
예를 들어, 하기 특허문헌 1에는 태양광을 이용하여 전기를 생산하는 다수의 태양전지셀이 전기적으로 접속되어 이루어지는 태양전지층, 상기 태양전지셀을 보호할 수 있도록 상기 태양전지층의 상부에 적층되며 투명소재로 이루어진 상부밀봉층, 태양광이 투과됨과 아울러 상기 상부밀봉층을 보호할 수 있도록 상기 상부밀봉층의 상부에 적층되는 유리층, 상기 태양전지셀을 보호할 수 있도록 상기 태양전지층의 하부에 적층되는 하부밀봉층, 외부환경으로부터 태양전지셀을 보호하기 위하여 상기 하부밀봉층의 하부에 적층되는 백시트층 및 상기 태양전지셀에서 발생하는 열을 방출할 수 있도록 상기 백시트층의 저면에 형성되는 방열층을 포함하는 태양광 패널에 대해 개시되어 있다.For example, in Patent Document 1 below, a solar cell layer formed by electrically connecting a plurality of solar cell cells that generate electricity using sunlight, and laminated on top of the solar cell layer to protect the solar cell layer and an upper sealing layer made of a transparent material, a glass layer laminated on top of the upper sealing layer to allow sunlight to pass through and protect the upper sealing layer, and a solar cell layer to protect the solar cell. A lower sealing layer stacked on the lower side, a back sheet layer stacked on the lower side of the lower sealing layer to protect the solar cell from the external environment, and a bottom surface of the back sheet layer to release heat generated from the solar cell. Disclosed is a solar panel including a heat dissipation layer formed on.
또 하기 특허문헌 2에는 태양전지셀, 태양전지셀을 고정하며 태양전지셀의 표면을 보호하기 위하여 태양전지셀의 외주면을 둘러싸도록 형성된 보호부, 보호부의 하부에 부착되고 상하를 관통하는 복수의 방열 홀들이 형성된 기저부와 기저부의 하부에 부착되어 태양전지모듈로부터 기저부를 통해 전달되는 열을 외부로 방출하는 방열부를 포함하는 방열 시트를 구비하는 방열 및 절연성능이 향상된 방열 시트를 구비한 태양전지모듈에 대해 개시되어 있다.In addition, in
한편, 하기 특허문헌 3에는 전면 유리 기판, 전면 유리 기판의 후면에 배치되는 복수의 태양 전지, 복수의 태양 전지의 후면에 배치되는 후면 시트를 포함하고, 후면 시트는 복수의 태양 전지의 후면에 가장 인접하여 배치되는 절연성 기저층, 기저층의 후면에 배치되며 방습 기능을 수행하는 절연성 보호막 및 기저층과 보호막 사이에 배치되는 방열 시트를 포함하고, 방열 시트에는 제1 개구부가 형성되고, 기저층 및 보호막에는 제1 개구부에 중첩되는 위치에 제2 개구부가 형성되고, 제1 개구부의 크기는 제2 개구부의 크기보다 더 크고, 방열 시트는 기저층과 보호막 사이에 배치되는 태양 전지 모듈에 대해 개시되어 있다.On the other hand, Patent Document 3 below includes a front glass substrate, a plurality of solar cells disposed on the rear surface of the front glass substrate, and a rear sheet disposed on the rear surface of the plurality of solar cells, and the rear sheet is the most rear surface of the plurality of solar cells. It includes an insulating base layer disposed adjacently, an insulating protective film disposed on the rear surface of the base layer and performing a moisture-proof function, and a heat dissipation sheet disposed between the base layer and the passivation film, wherein a first opening is formed in the heat dissipation sheet, and a first opening is formed in the base layer and the passivation film. A second opening is formed at a position overlapping the opening, a size of the first opening is larger than that of the second opening, and a solar cell module disposed between the base layer and the passivation layer is disclosed.
상술한 바와 같은 특허문헌 1에는 태양광 모듈의 하부에 방열층을 형성하여 태양광 모듈의 출력 저하를 줄이는 기술에 대해 개시되어 있지만, 하나의 공정에 의해 합지(lamination)되는 기술에 대해서는 개시되어 있지 않았다.As described above, Patent Document 1 discloses a technology for reducing output degradation of a solar module by forming a heat dissipation layer under the solar module, but does not disclose a technology for lamination in one process. did not
또 특허문헌 2 및 3에는 태양광 모듈의 하부에 방열층을 형성하여 태양광 모듈의 출력 저하를 줄이는 기술에 대해 개시되어 있지만, 슁글드 구조에서 방열강판을 적용하는 기술에 대해서는 개시되어 있지 않았다.In addition,
본 발명의 목적은 상술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위해 이루어진 것으로서, 슁글드 실리콘 태양광 모듈에서 온도상승에 따른 출력저하를 방지할 수 있는 방열 강판형 슁글드 태양광 모듈 및 그 제조방법을 제공하는 것이다.An object of the present invention has been made to solve the above-described problems, and to provide a heat dissipating steel plate-type shingled solar module capable of preventing a decrease in output due to a temperature increase in a shingled silicon solar module and a method of manufacturing the same will be.
본 발명의 다른 목적은 슁글드 모듈을 아연 코팅강판 위에 집적화함으로써 고온에서도 높은 출력을 유지할 수 있는 방열 강판형 슁글드 태양광 모듈 및 그 제조방법을 제공하는 것이다.Another object of the present invention is to provide a heat dissipating steel plate-type shingled solar module capable of maintaining high output even at high temperatures by integrating the shingled module on a zinc-coated steel plate and a manufacturing method thereof.
본 발명의 또 다른 목적은 유리/EVA/태양전지/EVA/백시트/EVA/Zinc 코팅 강판을 1 스텝으로 합지하여 태양광 모듈의 제작을 단순화할 수 있는 방열 강판형 슁글드 태양광 모듈 및 그 제조방법을 제공하는 것이다.Another object of the present invention is to provide a heat dissipating steel plate-type shingled solar module that can simplify the manufacture of a solar module by laminating glass/EVA/solar cell/EVA/backsheet/EVA/zinc coated steel sheets in one step and its It is to provide a manufacturing method.
상기 목적을 달성하기 위해 본 발명에 따른 방열 강판형 슁글드 태양광 모듈은 온도상승에 따른 출력저하를 방지하는 방열 강판형 슁글드 태양광 모듈로서, 슁글드 어레이 구조의 태양전지층, 상기 태양전지층을 보호하기 위해 상기 태양전지층 상부에 적층된 상부 밀봉층, 상기 태양전지층을 보호하기 위해 상기 태양전지층 하부에 적층된 하부 밀봉층, 태양광이 투과되고 상기 상부 밀봉층을 보호할 수 있도록 상기 상부 밀봉층의 상부에 적층되는 유리층, 외부환경으로부터 상기 태양전지층을 보호하기 위해 상기 하부 밀봉층의 하부에 적층된 백시트층 및 상기 태양전지층에서 발생하는 열을 방출하도록 상기 백시트층의 저면에 형성된 아연 코팅층을 포함하는 것을 특징으로 한다.In order to achieve the above object, a heat-dissipating steel plate-type shingled solar module according to the present invention is a heat-dissipating steel plate-type shingled solar module that prevents output degradation due to temperature rise, and includes a solar cell layer of a shingled array structure, the solar cell An upper sealing layer stacked on top of the solar cell layer to protect the solar cell layer, a lower sealing layer stacked on the bottom of the solar cell layer to protect the solar cell layer, sunlight can pass through and protect the upper sealing layer. A glass layer laminated on top of the upper sealing layer to protect the solar cell layer from the external environment, a back sheet layer laminated on the lower portion of the lower sealing layer to protect the solar cell layer from the external environment, and the back sheet layer to release heat generated from the solar cell layer. It is characterized in that it comprises a zinc coating layer formed on the lower surface of the sheet layer.
또 본 발명에 따른 태양광 모듈에서, 상기 백시트층과 아연 코팅층을 접합하기 위해 상기 백시트층과 아연 코팅층 사이에 마련된 접합 밀봉층을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.In addition, the photovoltaic module according to the present invention may further include a bonding sealing layer provided between the back sheet layer and the zinc coating layer to bond the back sheet layer and the zinc coating layer.
또 본 발명에 따른 태양광 모듈에서, 상기 아연 코팅층은 강판에 마련되고, 상기 강판의 후면에는 정션 박스가 마련되는 것을 특징으로 한다.In addition, in the solar module according to the present invention, the zinc coating layer is provided on a steel plate, and a junction box is provided on the rear surface of the steel plate.
또 본 발명에 따른 태양광 모듈에서, 상기 상부 밀봉층, 하부 밀봉층 및 접합 밀봉층은 각각 층간 접합을 위한 EVA(Ethylene Vinyl Acetate) 또는 POE(Poly Olefin Elastomer)로 이루어진 것을 특징으로 한다.In addition, in the photovoltaic module according to the present invention, the upper sealing layer, the lower sealing layer, and the bonding sealing layer are each made of EVA (Ethylene Vinyl Acetate) or POE (Poly Olefin Elastomer) for interlayer bonding.
또한, 상기 목적을 달성하기 위해 본 발명에 따른 태양광 모듈의 제조방법은 온도상승에 따른 출력저하를 방지하는 방열 강판형 슁글드 태양광 모듈을 제조하는 방법으로서, (a) 유리층, 상부 밀봉층, 슁글드 어레이 구조의 태양전지층, 하부 밀봉층, 백시트층, 접합 밀봉층, 아연 코팅층을 마련하는 단계, (b) 상기 단계 (a)에서 마련된 유리층, 상부 밀봉층, 슁글드 어레이 구조의 태양전지층, 하부 밀봉층, 백시트층, 접합 밀봉층, 아연 코팅층을 적층하여 적층체를 마련하는 단계, (c) 상기 단계 (b)에서 마련된 적층체를 열 압착하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.In addition, in order to achieve the above object, the method for manufacturing a solar module according to the present invention is a method for manufacturing a heat-dissipating steel plate-type shingled solar module that prevents output degradation due to temperature rise, (a) glass layer, top sealing layer, preparing a solar cell layer of a shingled array structure, a lower sealing layer, a back sheet layer, a bonding sealing layer, and a zinc coating layer, (b) a glass layer, an upper sealing layer, and a shingled array prepared in step (a) Preparing a laminate by laminating a solar cell layer, a lower sealing layer, a back sheet layer, a bonding sealing layer, and a zinc coating layer of the structure, (c) including the step of thermally compressing the laminate prepared in step (b) characterized by
또 본 발명에 따른 태양광 모듈의 제조방법에서, 상기 단계 (c)에서 열 압착은 130~150℃의 온도에서 10~15분 동안 실행되는 것을 특징으로 한다.In addition, in the method for manufacturing a solar module according to the present invention, the thermal compression in step (c) is performed at a temperature of 130 to 150 ° C. for 10 to 15 minutes.
또 본 발명에 따른 태양광 모듈의 제조방법에서, 상기 단계 (c)에서의 열 압착에 의해 1세트의 모듈로 제작되는 것을 특징으로 한다.In addition, in the manufacturing method of the solar module according to the present invention, it is characterized in that it is manufactured as one set of modules by thermal compression in the step (c).
상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 방열 강판형 슁글드 태양광 모듈 및 그 제조방법에 의하면, 태양전지층에서 발생하는 열을 방출하도록 백시트층의 저면에 형성된 아연 코팅층을 마련하는 것에 의해, 동일면적 대비 20% 출력이 높은 슁글드 실리콘 태양광 모듈에서 온도상승에 따른 출력저하를 방지할 수 있다는 효과가 얻어진다.As described above, according to the heat dissipating steel plate type shingled solar module and manufacturing method thereof according to the present invention, by providing a zinc coating layer formed on the bottom surface of the back sheet layer to release heat generated from the solar cell layer, the same In a shingled silicon photovoltaic module with a high output of 20% compared to the area, an effect of preventing a decrease in output due to a rise in temperature is obtained.
또 본 발명에 따른 방열 강판형 슁글드 태양광 모듈 및 그 제조방법에 의하면, 방열구조로 고출력 모듈을 제조하여, 방열된 에너지는 추가적인 에너지원으로 활용하고, 고출력 모듈의 출력 안전성을 확보할 수 있다는 효과도 얻어진다.In addition, according to the heat-radiating steel plate-type shingled solar module and its manufacturing method according to the present invention, a high-power module is manufactured with a heat-radiating structure, the radiated energy is used as an additional energy source, and the output safety of the high-power module can be secured. effect is obtained.
또 본 발명에 따른 방열 강판형 슁글드 태양광 모듈 및 그 제조방법에 의하면, 건물 일체형, 모빌리티 일체형 등 제한된 면적에 높은 출력을 요구하는 응용분야에 온도상승에 의한 문제점을 근본적으로 해결할 수 있다는 효과도 얻어진다.In addition, according to the heat-dissipating steel plate-type shingled solar module and its manufacturing method according to the present invention, it is possible to fundamentally solve problems caused by temperature rise in applications requiring high output in a limited area, such as building integrated type and mobility integrated type. is obtained
도 1은 본 발명에 따른 방열 강판형 슁글드 태양광 모듈의 적층체의 구조를 설명하기 위한 도면,
도 2는 도 1에 도시된 적층체에 의해 제조된 태양광 모듈의 전면 사진,
도 3은 도 1에 도시된 적층체에 의해 제조된 태양광 모듈의 후면 사진,
도 4는 본 발명의 시험에 사용되는 솔라 시뮬레이터의 구성도,
도 5는 본 발명에 따른 방열 강판형 슁글드 태양광 모듈의 출력을 나타내는 그래프,
도 6은 본 발명에 따른 방열 강판형 슁글드 태양광 모듈의 제조과정의 일 예를 설명하기 위한 공정도.1 is a view for explaining the structure of a laminate of a heat-dissipating steel plate-type shingled solar module according to the present invention;
Figure 2 is a front view of the solar module manufactured by the laminate shown in Figure 1,
Figure 3 is a back picture of the solar module manufactured by the laminate shown in Figure 1,
4 is a configuration diagram of a solar simulator used in the test of the present invention;
5 is a graph showing the output of a heat dissipating steel plate type shingled solar module according to the present invention;
6 is a process chart for explaining an example of a manufacturing process of a heat dissipating steel plate-type shingled solar module according to the present invention.
본 발명의 상기 및 그 밖의 목적과 새로운 특징은 본 명세서의 기술 및 첨부 도면에 의해 더욱 명확하게 될 것이다.The above and other objects and novel features of the present invention will become more apparent from the description of this specification and accompanying drawings.
본원에서 사용하는 용어로서, "태양전지 구조(photovoltaic structure)"는 빛을 전기로 변환할 수 있는 장치로서, 다수의 반도체 또는 다른 유형의 물질을 포함할 수 있는 것을 의미하며, "태양전지(solar cell)" 또는 "셀"은 빛을 전기로 변환할 수 있는 광전지(PV) 구조로서, 다양한 크기 및 형태를 가질 수 있으며, 다양한 재료로 제조될 수 있으며, 반도체(예를 들어, 실리콘) 웨이퍼 또는 기판상에 제조된 PV 구조 또는 기판(예를 들어, 유리, 플라스틱, 금속 또는 광전지 구조를 지지할 수 있는 임의의 다른 물질) 상에 제조된 하나 이상의 박막일 수 있다.As used herein, "photovoltaic structure" means a device capable of converting light into electricity, which may include a plurality of semiconductors or other types of materials, and includes a "solar cell". A "cell" or "cell" is a photovoltaic (PV) structure capable of converting light into electricity, which may have various sizes and shapes, may be made of various materials, and may include semiconductor (e.g., silicon) wafers or It can be a PV structure fabricated on a substrate or one or more thin films fabricated on a substrate (eg glass, plastic, metal or any other material capable of supporting a photovoltaic structure).
또 본원에서 사용하는 용어 "웨이퍼"는 태양전지용 웨이퍼로서 단결정 또는 다결정 실리콘으로 이루어지고, "슁글드(shingled) 구조"는 태양전지 모듈의 단위당 변환 효율과 출력을 높이기 위해 웨이퍼의 전면 전극과 후면 전극이 마련된 태양전지 셀을 절단하여 복수의 스트립을 형성하고 이 전면 전극과 후면 전극을 전도성 접착제로 접착하여 연결된 스트링 구조를 의미한다.In addition, the term "wafer" used herein is a solar cell wafer made of single crystal or polycrystalline silicon, and a "shingled structure" refers to the front and rear electrodes of the wafer to increase the conversion efficiency and output per unit of the solar cell module. It refers to a string structure in which the prepared solar cells are cut to form a plurality of strips, and the front electrodes and rear electrodes are bonded to each other with a conductive adhesive.
또 "태양광 모듈"은 프레임 상에서 다수개의 슁글드 어레이 구조의 태양전지 스트링이 전기적으로 연결되고, 전면에 유리가 위치하고, 후면에는 백시트가 형성되어 태양전지 패널을 형성하는 것을 의미한다. In addition, "solar module" means that a plurality of solar cell strings of a shingled array structure are electrically connected on a frame, glass is placed on the front side, and a back sheet is formed on the back side to form a solar cell panel.
또한, 본 발명에 적용되는 표준 시험 조건(STC : standard test condition)은 태양광 모듈이나 태양전지 시험의 조건이며, 태양전지(태양전지 셀)와 태양광 모듈 특성을 측정할 때의 기준으로 사용되는 상태로서, 태양전지 온도 : 25℃, 분광 조성 : 기준 태양광(AM 1.5조건), 조사 강도(일조 강도) : 1000W/㎡인 것을 의미한다. In addition, the standard test condition (STC: standard test condition) applied to the present invention is a condition for testing a photovoltaic module or a photovoltaic cell, and is used as a standard for measuring the characteristics of a photovoltaic cell (solar cell) and photovoltaic module. As a state, solar cell temperature: 25 ℃, spectral composition: reference sunlight (AM 1.5 condition), irradiation intensity (sunlight intensity): 1000 W /
본 발명은 기존 Glass to Glass 또는 Glass to Backsheet 구조에서 태양광 모듈의 온도상승에 따른 출력저하에 대한 문제점을 해결하기 위한 마련되었다. 특히, 동일 면적대비 20% 출력이 더 나오는 슁글드 구조에서는 더욱 많은 열이 발생되어 출력 손실이 높은 문제를 해결하기 위해, 슁글드 모듈을 아연 코팅 강판 위에 집적화함으로써 고온에서도 높은 출력을 유지할 수 있었다.The present invention has been prepared to solve the problem of the decrease in output due to the temperature rise of the solar module in the existing Glass to Glass or Glass to Backsheet structure. In particular, in order to solve the problem of high output loss due to the generation of more heat in the shingled structure, which produces 20% more output compared to the same area, high output could be maintained even at high temperatures by integrating the shingled module on the zinc-coated steel plate.
이하, 본 발명에 따른 실시 예를 도면에 따라서 설명한다.Hereinafter, an embodiment according to the present invention will be described according to the drawings.
도 1은 본 발명에 따른 방열 강판형 슁글드 태양광 모듈의 적층체의 구조를 설명하기 위한 도면이고, 도 2는 도 1에 도시된 적층체에 의해 제조된 태양광 모듈의 전면 사진이며, 도 3은 도 1에 도시된 적층체에 의해 제조된 태양광 모듈의 후면 사진이다.1 is a view for explaining the structure of a laminate of a heat-dissipating steel plate-type shingled solar module according to the present invention, and FIG. 2 is a front photograph of a solar module manufactured by the laminate shown in FIG. 1, FIG. 3 is a picture of the back side of the solar module manufactured by the laminate shown in FIG.
본 발명은 온도상승에 따른 출력저하를 방지하는 방열 강판형 슁글드 태양광 모듈로서, 태양광 모듈을 제조하기 위한 적층체는 도 1에 도시된 바와 같이, 상부에서부터 유리층(110), 상부 밀봉층(120), 슁글드 어레이 구조의 태양전지층(130), 하부 밀봉층(140), 백시트층(150), 접합 밀봉층(160), 아연 코팅층(170)의 순으로 적층된다. 상기 유리층(110), 상부 밀봉층(120), 슁글드 어레이 구조의 태양전지층(130), 하부 밀봉층(140), 백시트층(150), 접합 밀봉층(160), 아연 코팅층(170)은 각각 서로 대응하는 크기로 마련될 수 있다. 예를 들어, 도 2에 도시된 바와 같은 태양광 모듈은 1,280㎜ × 460㎜의 크기로 마련될 수 있다.The present invention is a heat-dissipating steel plate-type shingled solar module that prevents output degradation due to temperature rise, and as shown in FIG.
상기 유리층(110)은 태양광이 투과되고 상기 상부 밀봉층(120)을 보호할 수 있도록 상부 밀봉층(120)의 상부에 적층되며, 상기 유리층(110) 대신에 경량화 및 태양광을 투과율을 증진시키기 위해 투명 필름으로 마련될 수도 있다. 이와 같은 투명 필름으로서는 예를 들어, ETFE(ethylene tetrafluoroethylene), PET(polyethylene terephthalate), PEN(polyethylene naphthalate), PP(polypropylene), PC(polycarbornate), PS(polystylene), POM(polyoxyethylene), AS(acrylonitrile styrene copolymer) 수지, ABS(acrylonitrile butadiene styrene copolymer) 수지 또는 TAC(Triacetyl cellulose)를 적용할 수도 있다. 본 발명에 적용되는 유리층(110) 대신에 투명 필름을 적용하는 경우, 건물 일체형 태양광 모듈(BIPV )에서 모듈의 중량을 감소시켜 운반 또는 설치 과정에서 유리 부재의 파손에 의한 손실을 방지할 수가 있다. The
상기 상부 밀봉층(120), 하부 밀봉층(140) 및 접합 밀봉층(160)은 각각 깨지기 쉬운 태양전지와 회로를 충격으로부터 보호하고 층간 접합을 위해 마련되며, 예를 들어 태양광을 투과하는 EVA(Ethylene Vinyl Acetate) 또는 POE(Poly Olefin Elastomer)를 적용할 수 있다. 그러나 이에 한정되는 것은 아니고, 전기절연성 밀봉층으로 역할을 하고 접합 기능을 구비하며 광 투광성을 갖는 소재라면 본 발명의 밀봉층으로 적용 가능하다. 상기 상부 밀봉층(120)과 하부 밀봉층(140)은 각각 슁글드 어레이 구조의 태양전지층(130)의 전면 및 후면에 부착되어 습기의 침투 등 외부 환경으로부터 태양전지층(130)을 보호할 뿐만 아니라, 파손을 방지하는 완충 기능도 구비한다. 즉, 상기 상부 밀봉층(120)은 상기 태양전지층(130)을 보호하기 위해 상기 태양전지층 상부에 적층되고, 상기 하부 밀봉층(140)은 상기 태양전지층(130)을 보호하기 위해 상기 태양전지층 하부에 적층된다. 또, 접합 밀봉층(160)은 백시트층(150)과 아연 코팅층(170)의 접합을 위해 마련된다.The
상기 슁글드 어레이 구조의 태양전지층(130)은 예를 들어, 태양전지 모듈의 단위당 변환 효율과 출력을 높이기 위해 전면 전극과 후면 전극이 마련된 태양전지 셀을 절단하여 복수의 스트립을 형성하고 이 전면 전극과 후면 전극을 전도성 접착제로 접착하여 연결된 스트링 구조로 마련될 수 있다. 이와 같은 슁글드 어레이 구조의 태양전지층(30)은 일반 태양전지층에 비해 동일 면적대비 20% 출력을 증진시킬 수 있다.The
상기 백시트(Backsheet, 150)는 태양전지 모듈 분야에서 일반적으로 사용되는 소재로 형성 가능하며, 예를 들면 알루미늄 또는 플라스틱 소재로 형성될 수 있다. 이와 같은 백시트(150)는 열, 습도, 자외선과 같은 외부 환경으로부터 태양전지를 보호하며, 태양전지 셀을 통과하여 유입된 태양광의 재반사를 통해 모듈의 효율을 부가하기 위해 마련된다.The
상기 아연 코팅층(170)은 흡열 및/또는 방열특성을 부여하기 위해 강판에 마련되고, 이와 같은 아연 코팅 강판의 일면 또는 양면에는 우수한 방열성, 가공성, 내식성, 내용제성, 도막 밀착성 및 광택을 부여하는 방열 코팅층이 마련될 수도 있다. 상기 아연 코팅 강판은 예를 들어, 용융 아연도금 강판(GI, galvanizing steel), 합금화 용융 아연 도금 강판(GA, galvannealed steel) 및 전기 아연 도금강판(electrogalvanized steel) 등이 사용될 수 있다. The
상기 아연 코팅 강판의 후면에는 도 3에 도시된 바와 같이, 정션 박스가 마련된다. 또 본 발명에 따른 강판형 슁글드 태양광 모듈에 의해서는 아연 코팅 강판의 후면에서 정션 박스 적용을 위한 디자인을 확보할 수 있었다.As shown in FIG. 3, a junction box is provided on the rear surface of the zinc-coated steel sheet. In addition, with the steel plate-type shingled solar module according to the present invention, it was possible to secure a design for application of the junction box on the rear surface of the zinc-coated steel plate.
도 1에 도시된 바와 같이, 상부에서부터 유리층(110), 상부 밀봉층(120), 슁글드 어레이 구조의 태양전지층(130), 하부 밀봉층(140), 백시트층(150), 접합 밀봉층(160), 아연 코팅층(170)의 순으로 적층된 적층체는 압착 및 가열되어 각각의 층이 밀착된 태양광 모듈로 형성된다. 상기 압착 및 가열의 열 압착은 130~150℃의 온도에서 10~15분 동안 실행되었으며, 1세트의 모듈로 제작되었다.As shown in FIG. 1, from the top, the
상술한 바와 같이 1,280㎜ × 460㎜의 크기로 마련된 태양광 모듈의 샘플을 4개 마련하여 표 1과 같이, STC 조건에서 LIV 측정하였다.As described above, four samples of the photovoltaic module having a size of 1,280 mm × 460 mm were prepared and, as shown in Table 1, LIV was measured under STC conditions.
상기 4개의 샘플은 압착 및 가열 조건에 따라 마련되었다. 또 4의 샘플의 평균 출력은 99.2W 이었다.The four samples were prepared according to pressing and heating conditions. In addition, the average power of the 4 samples was 99.2 W.
상술한 4개의 샘플 각각에 대해 온도상승에 따른 출력 저하 분석을 위해 챔버 형태의 Top-down 조사 방식의 솔라 시뮬레이터 장비를 활용하였다. 도 4는 본 발명의 시험에 사용되는 솔라시뮬레이터의 구성도이다.For each of the above-mentioned four samples, a chamber-type top-down irradiation type solar simulator equipment was used to analyze the output degradation according to the temperature rise. 4 is a configuration diagram of a solar simulator used in the test of the present invention.
상기 솔라 시뮬레이터는 도 4에 도시된 바와 같이 상하부 챔버 내 온도 측정과 슁글드 상하부 온도를 측정할 수 있는 장치로서, 상수에 태양광과 같은 기능을 실현하기 위해 솔라 램프가 마련되고, 챔버의 내부에는 상부 챔버 온도 측정 및 하부 챔버 온도 측정을 위한 감지 센서가 마련되며, 본 발명에 따라 제작된 태양광 모듈의 상부 및 하부의 각각에 온도 센서, 즉 유리층(110)의 전면에는 전면 온도 측정 센서가 장착되고, 아연 코팅층(170)의 후면에는 후면 온도 측정 센서가 장착된다. As shown in FIG. 4, the solar simulator is a device capable of measuring the temperature in the upper and lower chambers and the temperature in the shingled upper and lower parts, and a solar lamp is provided to realize a function such as sunlight in the constant, and inside the chamber Sensors for measuring the temperature of the upper chamber and the temperature of the lower chamber are provided, and temperature sensors are provided on the upper and lower parts of the solar module manufactured according to the present invention, that is, the front temperature sensor is installed on the front surface of the
또, 각각의 샘플에 대해 태양광 모듈의 출력을 측정하였다. 측정 결과는 표 2와 같았다.In addition, the output of the solar module was measured for each sample. The measurement results were shown in Table 2.
일반적으로 표준 시험 조건(STC)과 대비하여 실리콘 태양전지는 1℃ 상승시 출력이 0.4~0.5%가 감소한다. 즉, 일반적인 태양광 모듈에서 태양전지 온도가 25℃에서 40℃로 상승하는 경우, 이론적으로 6~7.5% 감소하지만, 상기 표 2에서 알 수 있는 바와 같이, 본 발명에서는 2.61~4.73% 감소하였다. In general, compared to the standard test condition (STC), the output of silicon solar cells decreases by 0.4~0.5% when rising by 1℃. That is, when the solar cell temperature rises from 25 ° C to 40 ° C in a general solar module, it theoretically decreases by 6 to 7.5%, but as can be seen in Table 2, in the present invention, it is reduced by 2.61 to 4.73%.
즉, 표 2 및 도 5에서 알 수 있는 바와 같이, STC(25℃)에서 모듈 전면 온도 40℃일 때 가장 좋은 출력 감소율로 2.61%를 보였으며, 평균적으로 3.91% 출력 감소를 보였다. 도 5는 본 발명에 따른 방열 강판형 슁글드 태양광 모듈의 출력을 나타내는 그래프이다.That is, as can be seen in Table 2 and FIG. 5, the best output reduction rate was 2.61% when the module front temperature was 40 ℃ at STC (25 ℃), and the average output reduction was 3.91%. 5 is a graph showing the output of a heat dissipating steel plate-type shingled solar module according to the present invention.
즉, 본 발명에 따른 방열 강판형 슁글드 태양광 모듈에서 온도 상승에 따른 성능 실험 결과, STC(25℃)에서의 출력 특성인 개방전압(Voc) 18.83V, 단락전류(Isc) 7.11A, 측정 전력(Pm) 98.41W, 곡선인자(FF) 0.779과 대비하여 본 발명에 따른 태양광 모듈이 40℃일 때, 출력 특성으로서 개방전압(Voc) 18.15V, 단락전류(Isc) 7.15A, 측정 전력(Pm) 95.84W, 곡선인자(FF) 0.779를 얻어, 이론 출력 감소율 대비 절반 이하로 낮출 수가 있었다.That is, as a result of the performance test according to the temperature rise in the heat-dissipating steel plate-type shingled solar module according to the present invention, the output characteristics at STC (25 ℃), open circuit voltage (Voc) 18.83V, short circuit current (Isc) 7.11A, measurement Compared to power (Pm) 98.41W and curve factor (FF) 0.779, when the solar module according to the present invention is at 40 ° C, the output characteristics are open circuit voltage (Voc) 18.15V, short circuit current (Isc) 7.15A, measured power (Pm) 95.84W and curve factor (FF) 0.779 were obtained, and it was possible to reduce it to less than half compared to the theoretical output reduction rate.
다음에 본 발명에 따른 방열 강판형 슁글드 태양광 모듈의 제조 과정의 일 예에 대해 도 6을 참조하여 설명한다.Next, an example of a manufacturing process of a heat dissipating steel plate type shingled solar module according to the present invention will be described with reference to FIG. 6 .
도 6은 본 발명에 따른 방열 강판형 슁글드 태양광 모듈의 제조과정의 일 예를 설명하기 위한 공정도이다.6 is a process chart for explaining an example of a manufacturing process of a heat dissipating steel plate-type shingled solar module according to the present invention.
본 발명에 따른 방열 강판형 슁글드 태양광 모듈의 제조에서는 온도상승에 따른 출력저하를 방지하는 방열 강판형 슁글드 태양광 모듈을 제조하는 방법으로서, 먼저 유리층(110), 상부 밀봉층(120), 슁글드 어레이 구조의 태양전지층(130), 하부 밀봉층(140), 백시트층(150), 접합 밀봉층(160), 아연 코팅층(170)을 각각 마련(S10)하고, 도 1에 도시된 바와 같이 순차 적층하여 적층체를 형성한다(S20).In the manufacture of a heat-dissipating steel plate-type shingled solar module according to the present invention, as a method of manufacturing a heat-dissipating steel plate-type shingled solar module that prevents output degradation due to temperature rise, first, the
다음에 상기 단계 S20에서 마련된 적층체를 열 압착한다(S30).Next, the laminate prepared in step S20 is thermally compressed (S30).
상기 단계 S30에서는 적층체를 예를 들어, 진공 팩에 안착하고, 120~150℃의 온도에서 10~15분 동안 30kpa의 압력을 적용하여, 바람직하게는 140℃의 온도에서 660초 동안 30kpa의 압력을 적용하여 균일하게 라미네이션 공정을 실행하는 것에 의해 도 2에 도시된 바와 같은 강판형 슁글드 태양광 모듈이 제조된다. 또 아연 코팅층(170)이 마련된 아연 코팅 강판의 후면에 도 3에 도시된 바와 같은 정션박스를 적용할 수 있다.In the step S30, the laminate is placed in a vacuum pack, for example, and a pressure of 30 kpa is applied for 10 to 15 minutes at a temperature of 120 to 150 ° C., preferably a pressure of 30 kpa for 660 seconds at a temperature of 140 ° C. A steel plate-type shingled solar module as shown in FIG. 2 is manufactured by uniformly performing a lamination process by applying. In addition, a junction box as shown in FIG. 3 may be applied to the rear surface of the zinc-coated steel sheet on which the
또 상기 단계 S20에서의 적층은 예를 들어 9분 동안 실행되고, 상기 단계 S30에서의 열 압착은 140℃의 온도에서 11분 동안 실행되어 1세트의 모듈로 제작될 수 있다.In addition, the lamination in step S20 is performed for, for example, 9 minutes, and the thermal compression in step S30 is performed at a temperature of 140° C. for 11 minutes to produce one set of modules.
상술한 바와 같이 제작된 태양광 모듈의 둘레를 프레임으로 감싸는 것에 의해 도 2에 도시된 바와 같은 강판형 슁글드 태양광 모듈이 제조된다.A steel plate type shingled solar module as shown in FIG. 2 is manufactured by wrapping the periphery of the solar module fabricated as described above with a frame.
이상 본 발명자에 의해서 이루어진 발명을 상기 실시 예에 따라 구체적으로 설명하였지만, 본 발명은 상기 실시 예에 한정되는 것은 아니고 그 요지를 이탈하지 않는 범위에서 여러 가지로 변경 가능한 것은 물론이다.Although the invention made by the present inventors has been specifically described according to the above embodiments, the present invention is not limited to the above embodiments and can be changed in various ways without departing from the gist of the invention.
본 발명에 따른 방열 강판형 슁글드 태양광 모듈 및 그 제조방법을 사용하는 것에 의해 건물 일체형, 모빌리티 일체형 태양광 모듈 등에서 열을 활용할 수 있는 응용 전분야에 적용할 수 있다.By using the heat-dissipating steel plate-type shingled solar module and its manufacturing method according to the present invention, it can be applied to all application fields that can utilize heat in building-integrated solar modules and mobility-integrated solar modules.
110 : 유리층
130 : 태양전지층
150 : 백시트층
170 : 아연 코팅층110: glass layer
130: solar cell layer
150: back sheet layer
170: zinc coating layer
Claims (7)
슁글드 어레이 구조의 태양전지층,
상기 태양전지층을 보호하기 위해 상기 태양전지층 상부에 적층된 상부 밀봉층,
상기 태양전지층을 보호하기 위해 상기 태양전지층 하부에 적층된 하부 밀봉층,
태양광이 투과되고 상기 상부 밀봉층을 보호할 수 있도록 상기 상부 밀봉층의 상부에 적층되는 유리층,
외부환경으로부터 상기 태양전지층을 보호하기 위해 상기 하부 밀봉층의 하부에 적층된 백시트층 및
상기 태양전지층에서 발생하는 열을 방출하도록 상기 백시트층의 저면에 형성된 아연 코팅층을 포함하는 것을 특징으로 하는 태양광 모듈.A heat-radiating steel plate-type shingled solar module that prevents output degradation due to temperature rise,
A solar cell layer with a shingled array structure,
An upper sealing layer laminated on top of the solar cell layer to protect the solar cell layer;
A lower sealing layer laminated under the solar cell layer to protect the solar cell layer;
A glass layer laminated on top of the upper sealing layer so that sunlight can pass through and protect the upper sealing layer;
A back sheet layer laminated under the lower sealing layer to protect the solar cell layer from the external environment, and
A solar module comprising a zinc coating layer formed on a lower surface of the back sheet layer to dissipate heat generated from the solar cell layer.
상기 백시트층과 아연 코팅층을 접합하기 위해 상기 백시트층과 아연 코팅층 사이에 마련된 접합 밀봉층을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 태양광 모듈.In paragraph 1,
The solar module further comprising a bonding sealing layer provided between the back sheet layer and the zinc coating layer to bond the back sheet layer and the zinc coating layer.
상기 아연 코팅층은 강판에 마련되고,
상기 강판의 후면에는 정션 박스가 마련되는 것을 특징으로 하는 태양광 모듈.In paragraph 2,
The zinc coating layer is provided on a steel sheet,
A solar module, characterized in that a junction box is provided on the rear surface of the steel plate.
상기 상부 밀봉층, 하부 밀봉층 및 접합 밀봉층은 각각 층간 접합을 위한 EVA(Ethylene Vinyl Acetate) 또는 POE(Poly Olefin Elastomer)로 이루어진 것을 특징으로 하는 태양광 모듈.In paragraph 3,
The upper sealing layer, the lower sealing layer, and the bonding sealing layer are each made of EVA (Ethylene Vinyl Acetate) or POE (Poly Olefin Elastomer) for interlayer bonding.
(a) 유리층, 상부 밀봉층, 슁글드 어레이 구조의 태양전지층, 하부 밀봉층, 백시트층, 접합 밀봉층, 아연 코팅층을 마련하는 단계,
(b) 상기 단계 (a)에서 마련된 유리층, 상부 밀봉층, 슁글드 어레이 구조의 태양전지층, 하부 밀봉층, 백시트층, 접합 밀봉층, 아연 코팅층을 적층하여 적층체를 마련하는 단계,
(c) 상기 단계 (b)에서 마련된 적층체를 열 압착하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 태양광 모듈의 제조방법.As a method of manufacturing a heat-dissipating steel plate-type shingled solar module that prevents output degradation due to temperature rise,
(a) preparing a glass layer, an upper sealing layer, a solar cell layer having a shingled array structure, a lower sealing layer, a back sheet layer, a bonding sealing layer, and a zinc coating layer;
(b) preparing a laminate by laminating the glass layer, the upper sealing layer, the solar cell layer of the shingled array structure, the lower sealing layer, the back sheet layer, the bonding sealing layer, and the zinc coating layer prepared in step (a),
(c) a method for manufacturing a photovoltaic module comprising the step of thermally compressing the laminate prepared in step (b).
상기 단계 (c)에서 열 압착은 130~150℃의 온도에서 10~15분 동안 실행되는 것을 특징으로 하는 태양광 모듈의 제조방법.In paragraph 5,
In the step (c), the thermal compression is a method for manufacturing a solar module, characterized in that carried out for 10 to 15 minutes at a temperature of 130 ~ 150 ℃.
상기 단계 (c)에서의 열 압착에 의해 1세트의 모듈로 제작되는 것을 특징으로 하는 태양광 모듈의 제조방법.
In paragraph 6,
A method for manufacturing a solar module, characterized in that produced in one set of modules by thermal compression in step (c).
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