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KR-20260060566-A - EXCELLENT AESTHETICS TRANSPARANT SOLAR POWER MODULE AND MANUFACTURING METHOD THEREOF

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Abstract

본 발명은 심미성이 우수한 투광형 태양전지 모듈 및 그 제조 방법에 관한 것으로, 본 발명의 일실시예에 따른 투광형 태양전지 모듈의 제조 방법은, 유리 기판 상에 패터닝 된 박막태양전지층을 포함하는 박막태양전지를 형성하는 제1 단계; 및 상기 박막태양전지의 상면에 상면 유리 기판이 배치되는 제2 단계;를 포함하고, 상기 제1 단계는 상기 유리 기판의 상기 박막태양전지층이 형성되는 면의 타면에 패턴 마스크(Pattern Mask)를 형성하는 단계; 및 상기 패턴 마스크가 형성된 상부에 레이저를 조사하는 가공에 의해 상기 박막태양전지층을 형성하는 단계;를 포함하여 구성된다.

Inventors

  • 김정연
  • 이규현

Assignees

  • 주식회사 메카로에너지

Dates

Publication Date
20260506
Application Date
20241025

Claims (16)

  1. 유리 기판 상에 패터닝 된 박막태양전지층을 포함하는 박막태양전지를 형성하는 제1 단계; 및 상기 박막태양전지의 상면에 상면 유리 기판이 배치되는 제2 단계;를 포함하고, 상기 제1 단계는, 상기 유리 기판의 상기 박막태양전지층이 형성되는 면의 타면에 패턴 마스크(Pattern Mask)를 형성하는 단계; 및 상기 패턴 마스크가 형성된 상부에 레이저를 조사하는 가공에 의해 상기 박막태양전지층을 형성하는 단계; 를 포함하는 것을 특징으로 하는 투광형 태양전지 모듈의 제조 방법.
  2. 청구항 1에 있어서, 상기 박막태양전지층을 형성하는 단계는, 상기 유리 기판의 상기 박막태양전지층이 형성되는 면의 타면에 형성된 패턴 마스크(Pattern Mask) 상에 레이저를 조사하여, 전극(Busbar)을 포함하는 박막태양전지층을 형성하는 것을 특징으로 하는 투광형 태양전지 모듈의 제조 방법.
  3. 청구항 2에 있어서, 상기 박막태양전지층을 형성하는 단계의 이후에, 상기 전극(Busbar)에 전도성 테이프, 초음파 용접 또는 땜납에 의해 접속되는 구리 또는 알루미늄 재료의 단자를 형성하는 단계; 를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 투광형 태양전지 모듈의 제조 방법.
  4. 청구항 1에 있어서, 상기 박막태양전지층은, CIGS, Perovskite 또는 CIGS-Perovskite tandem 박막태양전지층으로 구성되는 것을 특징으로 하는 투광형 태양전지 모듈의 제조 방법.
  5. 청구항 1에 있어서, 상기 제2 단계는, 상기 박막태양전지의 배면에 배면 유리 기판이 배치되는 단계; 를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 투광형 태양전지 모듈의 제조 방법.
  6. 청구항 1에 있어서, 상기 제2 단계는, 상기 박막태양전지와 상기 상면 유리 기판의 사이에 봉지재를 도포하여, 상기 박막태양전지와 상기 상면 유리 기판을 접합하는 단계; 를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 투광형 태양전지 모듈의 제조 방법.
  7. 청구항 5에 있어서, 상기 제2 단계는, 상기 박막태양전지와 상기 상면 유리 기판의 사이와, 상기 박막태양전지와 상기 배면 유리 기판의 사이에 봉지재를 도포하여, 상기 박막태양전지, 상기 상면 유리 기판 및 상기 배면 유리 기판 간을 접합하는 단계; 를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 투광형 태양전지 모듈의 제조 방법.
  8. 청구항 6 또는 청구항 7에 있어서, 상기 봉지재는, POE(Polyolefin Elastomer), PVB (Poly Vinyl Butyral) 또는 EVA(Ethylene Vinyl Acetate)로 구성되는 것을 특징으로 하는 투광형 태양전지 모듈의 제조 방법.
  9. 유리 기판과, 상기 유리 기판 상에 패터닝 된 박막태양전지층을 포함하는 박막태양전지; 및 상기 박막태양전지의 상면에 배치되는 상면 유리 기판;을 포함하고, 상기 박막태양전지층은, 상기 유리 기판의 상기 박막태양전지층이 형성되는 면의 타면에 형성된 패턴 마스크(Pattern Mask)에 레이저를 조사하는 가공에 의해 형성되는 것을 특징으로 하는 투광형 태양전지 모듈.
  10. 청구항 9에 있어서, 상기 박막태양전지층은, 상기 유리 기판의 상기 박막태양전지층이 형성되는 면의 타면에 형성된 패턴 마스크(Pattern Mask)에 상기 타면 상에서 레이저를 조사하여, 전극(Busbar)을 포함하도록 형성되는 것을 특징으로 하는 투광형 태양전지 모듈.
  11. 청구항 10에 있어서, 상기 박막태양전지층은, 상기 전극(Busbar)에 전도성 테이프, 초음파 용접 또는 땜납에 의해 접속되는 구리 또는 알루미늄 재료의 단자를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 투광형 태양전지 모듈.
  12. 청구항 9에 있어서, 상기 박막태양전지층은, CIGS, Perovskite 또는 CIGS-Perovskite tandem 박막태양전지층으로 구성되는 것을 특징으로 하는 투광형 태양전지 모듈.
  13. 청구항 9에 있어서, 상기 박막태양전지의 배면에 배치되는 배면 유리 기판; 을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 투광형 태양전지 모듈.
  14. 청구항 9에 있어서, 상기 박막태양전지와 상기 상면 유리 기판의 사이에 도포되어, 상기 박막태양전지와 상기 상면 유리 기판을 접합하는 봉지재; 를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 투광형 태양전지 모듈.
  15. 청구항 13에 있어서, 상기 박막태양전지와 상기 상면 유리 기판의 사이와, 상기 박막태양전지와 상기 배면 유리 기판의 사이에 배치되어, 상기 박막태양전지, 상기 상면 유리 기판 및 상기 배면 유리 기판 간을 접합하는 봉지재; 를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 투광형 태양전지 모듈.
  16. 청구항 14 또는 청구항 15에 있어서, 상기 봉지재는, POE(Polyolefin Elastomer), PVB (Poly Vinyl Butyral) 또는 EVA(Ethylene Vinyl Acetate)로 구성되는 것을 특징으로 하는 투광형 태양전지 모듈.

Description

심미성이 우수한 투광형 태양전지 모듈 및 그 제조 방법{EXCELLENT AESTHETICS TRANSPARANT SOLAR POWER MODULE AND MANUFACTURING METHOD THEREOF} 본 발명은 심미성이 우수한 투광형 태양전지 모듈 및 그 제조 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 빛 투과가 가능하며 디자인 패턴 형성이 가능한 투광형 태양전지 모듈 및 그 제조 방법에 관한 것이다. 실리콘을 주재료로 사용하는 종래의 기술에서는 실리콘 웨이퍼에 홀을 가공하여 타공 된 형태의 투광형(see-thru.) 형태의 태양전지를 제조하였다. 그러나, 종래 기술에 따르면 실리콘 웨이퍼의 크기가 작으므로 구현함에 있어서 제한적이며, 홀 가공에 따른 많은 시간과 비용이 소요되고, 파손 등으로 인해 구현에 상당히 어려움이 있다. 반면, 박막태양전지의 경우 유리기판에 박막을 증착 한 형태로 구성되므로, 상대적으로 박막가공에 의한 디자인 형성이 유리한 장점이 있지만, 패턴 형성과정에서 적층 되어 있는 박막이 녹게 되어 적층 되어 있는 박막이 서로 연결되는 등 손상으로 인한 문제가 발생한다. 또한, 기존 패턴 형성 모듈의 경우 패턴이 형성되어 있는 전면 유리(Front glass)를 접합하거나 퍼즐형태의 맞춤제작을 통해 패터닝 형성 기술을 이용하여 모듈의 데드(Dead) 라인이 존재하여 시인성이 떨어지고 에너지 전환효율을 감소시키는 문제점이 있었다. 또한, 태양전지간 연결과정에서 다량의 금속 접합을 하게되므로, 복잡한 제조과정은 물론 투광부위에 금속이 노출되어 시인성과 심미성이 떨어지는 문제점이 있었다. 도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 투광형 태양전지 모듈을 도시한 도면이다. 도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 투광형 태양전지 모듈의 분해 사시도이다. 도 3은 본 발명의 다른 일실시예에 따른 투광형 태양전지 모듈의 분해 사시도이다. 도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 투광형 태양전지 모듈의 제조 방법을 설명하기 위한 흐름도이다. 도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 투광형 태양전지 모듈의 제조 방법을 설명하기 위한 도면이다. 도 6은 본 발명의 일실시예에 따라 제조된 투광형 태양전지 모듈의 실물을 도시한 도면이다. 본 발명은 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 발명의 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변환, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 다만, 실시형태를 설명함에 있어서, 관련된 공지 기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그에 대한 상세한 설명은 생략한다. 또한, 도면에서의 각 구성요소들의 크기는 설명을 위하여 과장될 수 있으며, 실제로 적용되는 크기를 의미하는 것은 아니다. 또한, 명세서 전체에서, 일 구성요소가 다른 구성요소와 "연결된다" 거나 "접속된다" 등으로 언급된 때에는, 상기 일 구성요소가 상기 다른 구성요소와 직접 연결되거나 또는 직접 접속될 수도 있지만, 특별히 반대되는 기재가 존재하지 않는 이상, 중간에 또 다른 구성요소를 매개하여 연결되거나 또는 접속될 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 또한, 명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다. 도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 투광형 태양전지 모듈을 도시한 도면이고, 도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 투광형 태양전지 모듈의 분해 사시도이다. 이후부터는 도면을 참조하여 도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 투광형 태양전지 모듈의 구성을 설명하기로 한다. 본 발명의 일실시예에 따른 투광형 태양전지 모듈(100)은 박막태양전지(110) 및 상면 유리 기판(120)을 포함하여 구성된다. 박막태양전지(110)는 유리 기판과, 상기 유리 기판 상에 패터닝 된 박막태양전지층을 포함하여 구성된다. 상기 박막태양전지층은 상기 유리 기판에 형성된 패턴 마스크(Pattern Mask)에 레이저를 조사하는 가공에 의해 형성될 수 있다. 이때, 상기 패턴 마스크(Pattern Mask)는 상기 유리 기판 상에서 상기 박막태양전지층이 형성되는 면의 타면에 형성될 수 있으며, 상기 패턴 마스크(Pattern Mask)에 상기 타면 상에서 레이저를 조사하여, 전극(Busbar)을 포함하도록 형성될 수 있다. 상기 패턴 마스크는 금속재질의 테이프(Tape) 또는 레이저에 의해 가공되지 않은 재질의 패턴 마스크로 구성된다. 이때 상기 패턴 마스크가 유리 기판과 최대한 밀착될 수 있도록 하여 들뜸에 의한 가공 오차가 발생되지 않도록 한다. 또한, 박막태양전지(110)는 양단의 전극 부위에 패턴 마스크가 형성되도록 한다. 이는 레이저 가공 시 전극 부분도 함께 가공되도록 하여, 이후의 모듈 제조 시 전극의 면적을 좁게 하여 저항이 발생됨은 물론 각각 형성된 모듈이 전극(busbar)과 접촉이 원활하지 않을 경우 충진률(Fill factor) 및 전류 감소를 야기하여 출력저하를 초래하는 것을 방지하기 위함이다. 이와 같이, 상기 박막태양전지층은 상기 유리 기판의 상기 박막태양전지층이 형성되는 면의 타면에 형성된 패턴 마스크(Pattern Mask)에 레이저 빔의 중첩률을 50% 이상으로 조사하여, 0.05 mm 내지 5 mm의 가공 선폭으로 개구부가 형성될 수 있다. 또한, 상기 박막태양전지층은 상기 전극(Busbar)에 전도성 테이프, 초음파 용접 또는 땜납에 의해 접속되는 구리 또는 알루미늄 재료의 단자를 더 포함하여 구성될 수 있다. 아울러, 본 발명의 일실시예에 따른 박막태양전지층은 CIGS, Perovskite 또는 CIGS-Perovskite tandem 박막태양전지층으로 구성될 수 있다. CIGS는 박막 태양전지에 사용되는 반도체 물질로서, 효율이 높고 유연한 기판에 적용이 가능해, 다양한 형태의 태양전지 제조가 가능하다. CIGS 박막 태양전지는 고온 환경에서도 안정적인 특징이 있다. 페로브스카이트는 최근 많은 주목을 받고 있는 태양전지 소재로, 높은 효율을 저비용으로 제공하는 장점이 있다. 한편, CIGS와 페로브스카이트를 결합한 Tandem(탠덤) 태양전지는 두 소재의 장점을 살려 더 넓은 범위의 빛을 흡수하고 효율을 극대화하는 방식이다. 일반적으로, CIGS는 태양광의 적외선 영역을 잘 흡수하고, 페로브스카이트는 가시광선과 자외선 영역을 잘 흡수한다. 이를 결합하면 에너지 변환 효율을 더욱 향상시킬 수 있는 장점이 있다. 또한, 본 발명의 일실시예에 따른 투광형 태양전지 모듈(100)은 봉지재(130)를 더 포함하여 구성될 수 있다. 상기 봉지재(130)는 상기 박막태양전지(110)와 상기 상면 유리 기판(120)의 사이에 도포되어, 상기 박막태양전지(110)와 상기 상면 유리 기판(120)을 접합한다. 도 3은 본 발명의 다른 일실시예에 따른 투광형 태양전지 모듈의 분해 사시도이다. 본 발명의 다른 일실시예에 따른 투광형 태양전지 모듈은 박막태양전지(110), 상면 유리 기판(120) 및 배면 유리 기판(125)을 포함하여 구성된다. 박막태양전지(110)는 유리 기판(111)과, 상기 유리 기판(111) 상에 패터닝 된 박막태양전지층(112)을 포함하여 구성된다. 상기 박막태양전지층(112)은 상기 유리 기판(111)에 형성된 패턴 마스크(Pattern Mask)에 레이저를 조사하는 가공에 의해 형성될 수 있다. 이때, 상기 패턴 마스크(Pattern Mask)는 상기 유리 기판(111) 상에서 상기 박막태양전지층(112)이 형성되는 면의 타면에 형성될 수 있으며, 상기 패턴 마스크(Pattern Mask)에 상기 타면 상에서 레이저를 조사하여, 전극(Busbar: 113)을 포함하도록 형성될 수 있다. 상기 패턴 마스크는 금속재질의 테이프(Tape) 또는 레이저에 의해 가공되지 않은 재질의 패턴 마스크로 구성된다. 이때 상기 패턴 마스크가 유리 기판(111)과 최대한 밀착될 수 있도록 하여 들뜸에 의한 가공 오차가 발생되지 않도록 한다. 또한, 박막태양전지(110)는 양단의 전극(113) 부위에도 패턴 마스크가 형성되도록 한다. 이는 레이저 가공 시 전극 부분도 함께 가공되도록 하여, 이후의 모듈 제조 시 전극의 면적을 좁게 하여 저항이 발생됨은 물론 각각 형성된 모듈이 전극(busbar)과 접촉이 원활하지 않을 경우 충진률(Fill factor) 및 전류 감소를 야기하여 출력저하를 초래하는 것을 방지하기 위함이다. 이와 같이, 상기 박막태양전지층(112)은 상기 유리 기판(111)의 상기 박막태양전지층(111)이 형성되는 면의 타면에 형성된 패턴 마스크(Pattern Mask)에 레이저 빔의 중첩률을 50% 이상으로 조사하여, 0.05 mm 내지 5 mm의 가공 선폭으로 형성될 수 있다. 또한, 상기 박막태양전지층(112)은 상기 전극(Busbar: 113)에 전도성 테이프, 초음파 용접 또는 땜납에 의해 접속되는 구리 또는 알루미늄 재료의 단자(114)를 더 포함하여 구성될 수 있다. 앞서 설명한 바와 같이, 본 발명의 일실시예에 따른 박막태양전지층(112)은 CIGS, Perovskite 또는 CIGS-Perovskite tandem 박막태양전지층으로 구성될 수 있다. 또한, 본 발명의 다른 일실시예에 따른 투광형 태양전지 모듈(100)은 봉지재(130)를 더 포함하여 구성될 수 있다. 상기 봉지재(130)를 통해 상기 박막태양전지(110)와 상기 상면 유리 기판(120)의 사이와, 상기 박막태양전지(110)와 상기 배면 유리 기판(125)의 사이에 배치되어, 상기 박막태양전지(110), 상기 상면 유리 기판(120) 및 상기 배면 유리 기판(125) 간을 접합할 수 있다. 도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 투광형 태양전지 모듈의 제조 방법을 설명하기 위한 흐름도이고, 도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 투광형 태양전지 모듈의 제조 방법을 설명하기 위한 도면이다. 또한, 도 6은 본 발명의 일실시예에