KR20230050041A - 방열 강판형 슁글드 태양광 모듈 및 그 제조방법 - Google Patents
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Abstract
동일면적 대비 20% 출력이 높은 슁글드 실리콘 태양광 모듈에서 온도상승에 따른 출력저하를 방지하는 방열 강판형 슁글드 태양광 모듈 및 그 제조방법에 관한 것으로, 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 구성을 마련하여, 온도상승에 따른 출력저하를 방지할 수 있다.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
또한, 건물 일체형 태양광 모듈(BIPV : Building-integrated photovoltaics) 등에 활용됨에 따라 모듈 심미성 향상을 위해 블랙 백시트 사용해 모듈 온도증가에 대한 추가요인이 발생한다.
이러한 문제를 해결하기 위한 기술의 일 예가 하기 특허문헌 1 내지 3 등에 개시되어 있다.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
또 본 발명에 따른 태양광 모듈에서, 상기 아연 코팅층은 강판에 마련되고, 상기 강판의 후면에는 정션 박스가 마련되는 것을 특징으로 한다.
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.
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.
또 본 발명에 따른 태양광 모듈의 제조방법에서, 상기 단계 (c)에서 열 압착은 130~150℃의 온도에서 10~15분 동안 실행되는 것을 특징으로 한다.
또 본 발명에 따른 태양광 모듈의 제조방법에서, 상기 단계 (c)에서의 열 압착에 의해 1세트의 모듈로 제작되는 것을 특징으로 한다.
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.
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.
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.
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.
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.
본 발명의 상기 및 그 밖의 목적과 새로운 특징은 본 명세서의 기술 및 첨부 도면에 의해 더욱 명확하게 될 것이다.
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.
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.
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.
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.
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.
이하, 본 발명에 따른 실시 예를 도면에 따라서 설명한다.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
상술한 바와 같이 1,280㎜ × 460㎜의 크기로 마련된 태양광 모듈의 샘플을 4개 마련하여 표 1과 같이, STC 조건에서 LIV 측정하였다.
상기 4개의 샘플은 압착 및 가열 조건에 따라 마련되었다. 또 4의 샘플의 평균 출력은 99.2W 이었다.
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.
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.
또, 각각의 샘플에 대해 태양광 모듈의 출력을 측정하였다. 측정 결과는 표 2와 같았다.
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.
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.
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.
다음에 본 발명에 따른 방열 강판형 슁글드 태양광 모듈의 제조 과정의 일 예에 대해 도 6을 참조하여 설명한다.
도 6은 본 발명에 따른 방열 강판형 슁글드 태양광 모듈의 제조과정의 일 예를 설명하기 위한 공정도이다.
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).
다음에 상기 단계 S20에서 마련된 적층체를 열 압착한다(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.
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.
상술한 바와 같이 제작된 태양광 모듈의 둘레를 프레임으로 감싸는 것에 의해 도 2에 도시된 바와 같은 강판형 슁글드 태양광 모듈이 제조된다.
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.
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.
110 : 유리층
130 : 태양전지층
150 : 백시트층
170 : 아연 코팅층
130 : 태양전지층
150 : 백시트층
170 : 아연 코팅층
Claims (7)
- 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 하는 태양광 모듈. - 제1항에서,
상기 백시트층과 아연 코팅층을 접합하기 위해 상기 백시트층과 아연 코팅층 사이에 마련된 접합 밀봉층을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 태양광 모듈. - 제2항에서,
상기 아연 코팅층은 강판에 마련되고,
상기 강판의 후면에는 정션 박스가 마련되는 것을 특징으로 하는 태양광 모듈. - 제3항에서,
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. - 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 하는 태양광 모듈의 제조방법. - 제5항에서,
상기 단계 (c)에서 열 압착은 130~150℃의 온도에서 10~15분 동안 실행되는 것을 특징으로 하는 태양광 모듈의 제조방법. - 제6항에서,
상기 단계 (c)에서의 열 압착에 의해 1세트의 모듈로 제작되는 것을 특징으로 하는 태양광 모듈의 제조방법.
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