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KR101278916B1 - 박막 태양광 모듈 - Google Patents

박막 태양광 모듈 Download PDF

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KR101278916B1
KR101278916B1 KR1020110102181A KR20110102181A KR101278916B1 KR 101278916 B1 KR101278916 B1 KR 101278916B1 KR 1020110102181 A KR1020110102181 A KR 1020110102181A KR 20110102181 A KR20110102181 A KR 20110102181A KR 101278916 B1 KR101278916 B1 KR 101278916B1
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KR
South Korea
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thin film
film solar
solar module
back sheet
substrate
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KR1020110102181A
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명승엽
박준형
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한국철강 주식회사
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Abstract

본 발명은 박막 태양광 모듈에 관한 것으로서, FEP(Fluorinated Ethylene-Propylene) 수지를 포함하는 기판, 상기 기판상에 적층되는 제1 전극, 상기 제1 전극상에 적층되는 광활성층, 상기 광활성층상에 적층되는 제2 전극, 상기 제2 전극상에 봉지재를 포함하며, 상기 기판은 금속성 나노 입자가 배열된 유전체막을 포함한다.

Description

박막 태양광 모듈{THIN FILM SOLAR MODULE}
본 발명은 프론트 시트(front sheet) 또는 백 시트(back sheet)를 포함하는 박막 태양광 모듈에 관한 것이다.
최근에 과도한 CO2 배출량으로 기후온난화와 고유가로 인하여 에너지가 앞으로 인류의 삶을 좌우할 가장 큰 문제로 대두되고 있다. 풍력, 바이오 연료, 수소/연료전지 등 많은 신재생 에너지 기술들이 있으나, 모든 에너지의 근원인 태양에너지는 거의 무한한 청정에너지이기 때문에 태양광을 이용하는 태양전지가 각광받고 있다.
태양광을 전기 에너지로 변환하는 태양광 모듈은 다이오드와 같이 p형 반도체와 n형 반도체의 접합 구조를 가지며, 태양광 모듈에 빛이 입사되면 빛과 태양광 모듈의 반도체를 구성하는 물질의 상호작용으로 (-) 전하를 띤 입자와 (+) 전하를 띤 정공이 발생하여 이들이 이동하면서 전류가 흐르게 된다.
태양광 모듈은 반도체의 두께에 따라 벌크(bulk)형과 박막(thin film)형으로 분류되며, 박막형 태양광 모듈의 경우는 두께가 수 10 μm 내지 수 μm이하인 광전변환물질을 포함한다.
현재, 벌크형 실리콘 태양전지 소자가 주로 지상 전력용으로 폭넓게 활용되어오고 있다. 그러나, 최근에는 벌크형 실리콘 태양광 모듈의 수요가 급증함에 따라 원료의 부족 현상으로 가격이 상승하는 추세에 있다.
따라서, 최근에는 저렴하게 양산할 수 있는 박막 태양광 모듈에 대한 필요성이 대두되고 있으며, 특히 설치가 용이한 플렉서블 박막 태양광 모듈에 대한 필요성이 있다.
이러한 제품들은 상대적으로 가볍고 원가를 낮출 수 있는 장점이 있는 반면 수명이 길지 못한 단점이 있다.
상기와 같은 태양전지의 개발과정에 있어서 가장 중요한 점은 높은 제조단가와 효율의 한계로 인한 낮은 경제성을 극복하는 것과 더불어 20~30년의 긴 수명을 모듈이 보장해야만 한다는 점이다. 이에 따라, 태양전지를 외부의 가혹한 환경으로부터 가능한 오랫동안 차단시킬 수 있는 모듈의 개발이 절실해 지고 있다.
이 때문에, 태양전지의 개발과 함께 모듈의 중요성이 더욱 더 크게 인식됨에 따라, 박막 태양광 모듈 또는 플렉서블 박막 태양광 모듈에 대해서 20~30년간에 걸쳐 출력 저하가 없는 긴 수명이 요구되며, 기존의 ETFE보다 내열성 및 내구성이 우수한 보호 시트가 요구된다.
한국 공개 특허 10-2009-0105822(2009.10.7 공개)
이러한 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은 투과도가 우수하고, 황변(yellow index)이 적으며 내열성이 뛰어난 보호 시트를 포함하는 박막 태양광 모듈을 제공하고자 하는 것이다.
본 발명의 실시예에 따른 박막 태양광 FEP(Fluorinated Ethylene-Propylene) 수지를 포함하는 기판, 상기 기판상에 적층되는 제1 전극, 상기 제1 전극상에 적층되는 광활성층, 상기 광활성층상에 적층되는 제2 전극, 상기 제2 전극상에 봉지재를 포함하며, 상기 기판은 금속성 나노 입자가 배열된 유전체막을 포함한다.
실시예에 따르면, 상기 봉지재상에 백 시트를 더 포함할 수 있고, 상기 백 시트는 FEP 수지를 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 박막 태양광 모듈은 플렉서블(flexible) 기판, 상기 플렉서블 기판상에 적층되고 제1 전극, 광활성층 및 제2 전극을 포함하는 광기전력층, 상기 광기전력층상에 적층되는 프론트 시트(front sheet), 및 상기 플렉서블 기판의 이면에 형성되는 백 시트를 포함하되, 상기 프론트 시트와 상기 백 시트 중 적어도 하나는 FEP 수지를 포함하며, 상기 프론트 시트 또는 상기 백 시트는 금속성 나노 입자가 배열된 유전체막을 포함한다.
실시예에 따르면, 상기 광기전력층과 상기 프론트 시트 사이, 및 상기 광기전력층과 상기 백 시트 사이에 각각 봉지재를 더 포함할 수 있다.
실시예에 따르면, 상기 프론트 시트 또는 상기 백 시트는 두께가 30 μm이상 200 μm이하일 수 있다.
실시예에 따르면, 상기 기판 또는 프론트 시트는 100 nm이상 2 μm이하의 피치를 갖는 표면요철이 형성될 수 있다.
실시예에 따르면, 상기 프론트 시트 또는 백 시트는 금속성 나노 입자가 배열된 유전체막을 포함할 수 있다.
실시예에 따르면, 상기 금속성 나노 입자는 직경이 5 nm이상 100 nm이하일 수 있다.
실시예에 따르면, 상기 유전체막은 두께가 30 nm이상 1000 nm이하일 수 있다.
실시예에 따르면, 상기 금속성 나노 입자는 금, 은, 알루미늄, 니켈, 크롬, 티타늄, 주석, 아연, 백금, 구리 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
실시예에 따르면, 상기 유전체막은 실리카(SiO2), 이산화 티타늄(TiO2), 산화알루미늄(Al2O3) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
실시예에 따르면, 상기 광활성층은 비정질 실리콘 계열, 화합물 계열, 유기물 계열 및 염료 감응형 태양전지 또는 이들의 혼합형태일 수 있다.
실시예에 따르면, 상기 봉지재는 EVA 또는 PVB 또는 아크릴 레진 또는 폴리올레핀(PO) 또는 UV 경화제일 수 있다.
실시예에 따르면, 상기 박막 태양광 모듈의 유효영역은 상기 박막 태양광 모듈의 테두리로부터 1 cm이상 3 cm이하의 간격을 가질 수 있다.
실시예에 따르면, 상기 FEP 수지는, 파장이 400 nm이상 1100 nm이하인 빛에 대하여 90%이상 98%이하의 투과도를 가질 수 있다.
실시예에 따르면, 상기 박막 태양광 모듈은 시스루형일 수 있다.
본 발명의 제1 실시예에 따르면, 프론트 시트(front sheet) 또는 백 시트는 FEP 수지를 포함하여 투과도가 우수하고, 황변의 발생이 적으며 내열성이 뛰어난 박막 태양광 모듈을 제공할 수 있다.
본 발명의 제2 실시예에 따르면, 기판 또는 백 시트(back sheet)는 FEP(Fluorinated ethylene-propylene) 수지를 포함하여 투과도가 우수하고, 황변(yellow index)이 적으며 내열성이 뛰어난 박막 태양광 모듈을 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 박막 태양광 모듈에 대한 단면도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 박막 태양광 모듈을 위에서 바라본 평면도이다.
도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 유전체막을 포함하는 박막 태양광 모듈에 대한 단면도이다.
도 4는 본 발명의 제2 실시예에 따른 박막 태양광 모듈에 대한 단면도이다.
도 5는 본 발명의 제2 실시예에 따른 유전체막을 포함하는 박막 태양광 모듈에 대한 단면도이다.
이하, 본 발명의 실시예의 상세한 설명이 첨부된 도면들을 참조하여 설명된다. 그러나, 본 발명의 실시 형태는 여러 가지의 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 이하 설명하는 실시형태로만 한정되는 것은 아니다. 도면에서의 요소들의 형상 및 크기 등은 보다 명확한 설명을 위해 과장될 수 있으며, 도면들 중 인용부호들 및 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 인용부호들로 표시됨을 유의해야 한다. 참고로 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.
제1 실시예
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 박막 태양광 모듈의 단면도를 나타낸다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 제1 실시예에 따른 박막 태양전지는 플렉서블(flexible) 기판(100), 상기 플렉서블 기판(100)상에 적층되는 광기전력층(200), 상기 광기전력층(제1 전극, 광활성층, 제2 전극을 포함한다)(200)상에 적층되는 프론트 시트(front sheet)(400), 및 상기 플렉서블 기판(100)의 이면에 형성되는 백 시트(600)를 포함하되, 광기전력층(200)과 프론트 시트(400) 사이에 제1 봉지재(300)를 포함하고, 광기전력층(200)과 백 시트(600) 사이에도 제2 봉지재(500)를 포함할 수 있다.
플렉서블 기판(100)은 투명기판이거나 불투명기판일 수 있다. 상기 기판(100)은 절연성 투명기판일 수 있다. 본 발명의 실시예에 따른 태양광 모듈이 프론트 시트(400) 측에서 조사되는 빛에 의해 광전변환을 수행하는 경우 상기 기판(100)은 불투명 절연성 기판일 수 있다.
투명기판으로는 FEP 수지를 포함하는 기판, 투명 폴리이미드(polyimide) 기판, 플렉서블 유리기판일 수 있다.
불투명기판으로는 금속 포일(foil)이 사용될 수 있으며, 해당 금속으로는 알루미늄(Al), 스테인레스 스틸(SUS), 냉연강판 등이 사용될 수 있다. 이외에도, 폴리이미드, PEN(Polyethylene Napthalate), PET(Polyethylene Terephthalate) 등의 플라스틱 기판들이 불투명기판으로 사용될 수 있다.
광기전력층(200)은 제1 전극, 광활성층, 및 제2 전극을 포함한다.
제1 전극은 기판(100)상에 적층되는 전극으로서, 산화아연(ZnO), 산화주석(SnO2), 산화인듐주석(ITO)과 같은 투명 전극이거나 은(Ag), 알루미늄(Al), 구리(Cu), 백금(Pt), 납(Pd), 금(Au)과 같은 금속 전극일 수 있다.
광활성층은 입사된 빛 에너지를 전기 에너지로 변환하는 임의의 물질을 포함할 수 있다. 예를 들어, 광활성층은 비정질 실리콘 계열, 화합물 계열, 유기물 계열 및 염료 감응형 태양전지와 같은 박막형 태양광 모듈을 형성할 수 있는 광전변환 물질을 포함할 수 있다. 화합물 계열로는 CIGS(CuInGaSe2), CdTe, CIS(CuInSe2), CZTS(Cu2ZnSnS4) 등이 사용될 수 있다.
또한, 광활성층은 단일의 단위전지층 뿐 아니라 복수의 단위전지층을 포함할 수 있다. 예컨대, 광활성층은 적층된 두 개의 단위전지층을 포함하거나 세 개의 단위전지층을 포함할 수 있다. 상기 적층된 각각의 단위전지층은 광전변환을 수행하는 기본 단위층이다.
상기 적층된 단위전지층 사이에는 내부 반사를 강화하여 빛 가둠 효과를 극대화하기 위하여 중간 반사막이 삽입될 수 있다. 예컨대, 상기 광활성층이 두 개의 단위전지층을 포함하는 경우, 상기 두 개의 단위전지층 사이에 중간 반사막이 삽입될 수 있다. 상기 중간반사막은 두 개의 단위전지층 사이에 위치하므로 입사한 빛을 일부 반사하고 일부 투과할 수 있으며, 상기 중간반사막 물질로는 실리콘카바이드(SiC), 실리콘나이트라이드(SiN), 이산화티타늄(TiO2), ZnO(산화아연), ITO(산화인듐주석), SiO(산화실리콘), SnO2(산화주석) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
제2 전극은 광활성층상에 적층되는 전극으로서, 산화아연(ZnO), 산화주석(SnO2), 산화인듐주석(ITO)와 같은 투명 전극일 수 있다.
다음으로, 광기전력층(200)상에 적층되는 제1 봉지재(300)는 광기전력층(200)을 봉지한다.
제1 봉지재(300)는 광기전력층(200)을 보호하기 위하여 제2 전극 상에 형성된다. 제1 봉지재(300)는 투광성 물질로 이루어질 수 있다. 또한, 제1 봉지재(300)는 절연 물질로 이루어질 수 있다. 상기 제1 봉지재(300)로는 EVA(Ethylene Vinyl Acetate), PVB(Poly Vinyl Butyral), 아크릴 수지(Acrylic resin), 폴리올레핀(Polyolefin, PO), UV 경화제 등이 사용될 수 있다.
제1 봉지재(300)상에 적층되어 태양광을 받아들이는 프론트 시트(400)는 태양광이 닿는 상부면을 보호하는 보호한다. 프론트 시트(400)는 투과도 및 내열성, 내후성 등이 좋아야 한다. 실시예에 따른 프론트 시트(400)는 FEP 수지로 이루어질 수 있다.
플렉서블 기판(100)의 이면에는 플렉서블 기판(100)을 보호하기 위한 제2 봉지재(500)가 위치한다. 제2 봉지재(500)의 재료는 제1 봉지재(300)와 동일한 소재로 이루어질 수 있다.
프론트 시트(400)는 입사하는 빛의 반사를 방지하고 투과한 빛을 산란시켜 빛 가둠 효과(light trapping effect)를 증가시키기 위해서 표면 요철을 포함할 수 있다. 표면 요철의 피치는 100 nm이상 2 μm이하일 수 있다. 피치가 100 nm이상 2 μm이하일 때, 가시광선 영역 및 적외선 영역에서 산란이 가능하다. 상기 피치가 100 nm보다 작으면 산란가능한 파장이 너무 짧아서 가시광선 및 적외선 영역의 입사광의 산란이 불가능하다. 상기 피치가 2 μm보다 크면 광전변환에 기여도가 낮은 장파장 영역의 적외선만 산란이 가능하므로 효과가 없다. 또한, 기판(100)이 FEP 수지를 포함하는 기판인 경우에 기판(100)에도 표면 요철이 포함될 수 있으며, 표면 요철의 피치는 100 nm이상 2 μm이하일 수 있다.
백 시트(600)는 광기전력층(200)을 방수, 절연, 자외선 차단하는 등의 역할을 한다. 또한, 백 시트(600)는 태양광 모듈의 수명을 연장시키기 위하여 높은 온도 및 습도에서도 잘 견딜 수 있는 내구성을 가진 재질이어야 한다. 실시예에 따른 백 시트(600)는 FEP 수지로 이루어질 수 있다. 또한, 백 시트(600)도 100 nm이상2 μm이하의 피치를 갖는 표면 요철을 가질 수 있으며, 이로써 빛 가둠 효과를 증가시킬 수 있다.
FEP 수지는 파장이 400 nm이상 1100 nm이하인 빛에 대하여 90%이상 98%이하의 높은 투과도를 갖는다.
따라서, 실시예에서 프론트 시트(400) 및 백 시트(600)가 투명한 FEP 수지로 이루어지고 기판(100)이 투명한 경우에는 시스루(see through)타입의 태양광 모듈을 만들 수 있다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 박막 태양광 모듈을 위에서 바라본 평면도이다.
박막 태양광 모듈을 제작시에 모듈의 전기적 안정성을 위해 태양광 모듈의 가장자리에서 에지 아이솔레이션(edge isolation)이 수행될 수 있다. 이 때, 에지 아이솔레이션을 통해 태양광 모듈의 테두리에는 소정 너비의 무효영역(800)이 형성된다. 태양광 모듈의 테두리를 따라 형성된 무효영역(800)은 내부의 유효영역(700)을 둘러싸게 된다. 광전변환을 수행할 수 없는 무효영역(800)에 대비해 유효영역(700)은 태양전지들이 집적화되어 광전변환을 수행하는 영역을 일컫는다. 이 때, 태양광 모듈의 테두리에서 유효영역까지의 거리는 박막 태양광 모듈의 전기적 안정성을 위해서 일정한 간격을 가져야 한다. 따라서, 박막 태양광 모듈의 유효영역(700)은 모듈의 각 변으로부터 이격된 간격 d는 1 cm이상 3 cm이하이어야 한다. 이격된 간격 d가 1 cm이상일 때, 박막 태양광 모듈의 전기적 안정성이 보장될 수 있으며, d가 3 cm이하일 때, 박막 태양광 모듈의 유효(700)영역이 과도하게 감소하여 출력이 감소하는 것을 방지할 수 있다.
제1 실시예에 따른 박막 태양광 모듈에서 FEP 수지를 포함하는 프론트 시트(400)나 백 시트(600)의 두께는 30 μm이상 200 μm이하일 수 있다. 두께가 30 μm보다 얇으면, 내습성 및 내후성이 약해지고, 두께가 200 μm보다 두꺼우면 투과도가 떨어지고 제조단가가 상승하게 된다.
도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 유전체막을 포함하는 박막 태양광 모듈에 대한 단면도를 나타낸다.
도 3을 참조하면, 프론트 시트(400)는 빛의 반사가 가능한 금속성 나노 입자(350a)가 배열된 유전체막(350)을 포함할 수 있다. 금속성 나노 입자(350a)는 빛이 입사될 때 표면 플라즈몬 공명(surface plasmonic resonance) 현상을 일으켜 빛의 강도를 강화시킬 수 있다. 금속성 나노 입자(350a)는 표면 플라즈몬 공명 현상에 의하여 빛의 강도를 강화시킬 수 있다. 즉, 금속성 나노 입자(350a)의 표면 플라즈몬에 의하여 800 nm이상의 장파장 영역의 빛이 금속성 나노 입자(350a) 주변에서 전자기장의 강화에 의하여 증폭된다. 금속성 나노 입자(350a)는 입사된 빛의 일부를 산란시키므로 빛 가둠 효과를 증가시켜 전류 생성을 증가시킬 수도 있다.
또한, 이중접합 구조 이상의 태양전지에서 단파장 영역의 빛은 빛이 먼저 입사되는 단위전지에서 주로 흡수하고, 장파장 영역의 빛은 빛이 나중에 입사되는 단위전지에서 주로 흡수된다. 따라서 금속성 나노 입자(350a)가 장파장 영역의 빛의 강도를 강화하므로 빛이 나중에 입사되는 단위전지의 진성 반도체층이 두껍지 않더라도 전류의 생성이 증가될 수 있다.
800 nm이상의 장파장 영역의 빛의 강도를 강화하여 표면 플라즈몬 공명 현상을 일으키기 위한 금속성 나노 입자(350a)의 크기는 5 nm이상 100 nm이하일 수 있다.
유전체막(350)은 진공증착에 의하여 프론트 시트(400)상에 형성되고 유전체막(350)상에 금속성 나노 입자(350a)가 배열된 후 또다른 유전체막이 진공 증착에 의하여 금속성 나노 입자(350a)를 덮도록 형성할 수 있다. 이에 따라 금속성 나노 입자(350a)가 안정적으로 유전체막(350) 안에 배열될 수 있다.
유전체막(350)의 두께는 30 nm이상 1000 nm이하일 수 있다. 빛이 먼저 입사되는 프론트 시트(400)와 제1 단위전지와의 굴절률 매칭이 이루어지기 위해서 유전체막(350)의 두께는 30 nm이상일 수 있다. 또한 유전체막(350)의 두께가 1000 nm이하인 경우 유전체막(350)에 의하여 빛이 과도하게 흡수되는 것이 방지된다.
금속성 나노 입자(350a)는 금, 은, 알루미늄, 니켈, 크롬, 티타늄, 주석, 아연, 백금, 구리 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 또한 유전체막(350)은 실리카(SiO2), 이산화티타늄(TiO2), 산화알루미늄(Al2O3) 등을 포함할 수 있다.
또한 도 3에 도시된 바와 같이, 백 시트(600)도 빛의 반사가 가능한 금속성 나노 입자(550a)가 배열된 유전체막(550)을 포함할 수 있다. 즉, 금속성 나노 입자(550a)를 이용하여 전류의 생성을 증가시킬 수 있다.
다음으로, FEP 수지로 이루어진 프론트 시트가 박막 태양광 모듈의 기판으로 사용되는 실시예에 대하여 설명한다.
제2 실시예
도 4는 본 발명의 제2 실시예에 따른 박막 태양광 모듈에 대한 단면도를 나타낸다.
도 4를 참조하면, 본 발명에 따른 박막 태양광 모듈은 FEP 수지를 포함하는 기판(101), 상기 기판(101)상에 적층되는 광기전력층(201)(광기전력층은 제1 전극, 광활성층, 및 제2 전극을 포함한다), 상기 제2 전극상에 적층되는 봉지재(301), 및 상기 봉지재(301)상에 적층되는 백 시트(401)를 포함한다.
도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제2 실시예에 따른 박막 태양광 모듈에서 기판(101)은 FEP 수지를 포함한다.
FEP는 수지는 투과도가 좋으며 내열성이 200 ℃정도로써, 황변 발생이 적으며, 내습성, 내후성이 우수하기 때문에 본 발명의 제2 실시예의 박막 태양광 모듈의 투명한 기판(101)으로 사용될 수 있다.
이에 따라, 본 발명의 제2 실시예에 따르면 상기 FEP 수지 물질은 기판(101)으로 사용될 수 있으며, 별도의 프론트 시트, 봉지재, 및 기판을 제작하지 않고 FEP 수지로 이루어진 기판(101)으로 상기 세 개의 층을 대체할 수 있다. 이로써 제조비용 절감 및 제조공정의 단순화를 꾀할 수 있다.
이러한 FEP 수지를 포함하는 기판(101)은 태양광 모듈의 수명을 늘리는데 있어서 기존의 플라스틱 기판 소재보다 뛰어난 효과가 있다.
또한, 기판(101)은 표면 요철을 포함할 수 있으며, 표면 요철의 피치는 100 nm이상 2 μm이하일 수 있다. 표면 요철에 의한 효과는 제1 실시예에서 설명한 바와 동일하다.
광기전력층(201)의 제1 전극은 기판(101)상에 적층되는 전극으로서, 산화아연(ZnO), 산화주석(SnO2), 산화인듐주석(ITO)와 같은 투명 전극일 수 있으며, 제2 전극은 광활성층상에 적층되는 전극으로서, 산화아연(ZnO), 산화주석(SnO2), 산화인듐주석(ITO)과 같은 투명 전극일 수 있다.
본 발명의 제2 실시예에 따른 태양광 모듈이 기판(101) 측에서 조사되는 빛에 의해 광전변환을 수행하는 경우에는 제2 전극은 불투명 전극일 수 있다.
또한, 광기전력층(201)을 방수, 절연, 자외선 차단하는 등의 역할을 하는 백 시트(401)는 태양광 모듈의 수명을 연장시키기 위하여 높은 온도 및 습도에서도 잘 견딜 수 있는 내구성을 가진 재질이어야 한다. 실시예에 따른 백 시트(401)는 FEP 수지로 이루어질 수 있다. 백 시트(401)도 100 nm이상2 μm이하의 피치를 갖는 표면 요철을 가질 수 있으며, 이로써 빛 가둠 효과를 증가시킬 수 있다.
또한, 상기 기판(101) 및 백 시트(401)가 투과도가 우수한 FEP 수지로 이루어지는 경우, 시스루타입의 박막 태양광 모듈을 구현할 수 있다.
도 5는 본 발명의 제2 실시예에 따른 유전체막을 포함하는 박막 태양광 모듈에 대한 단면도를 나타낸다.
도 5를 참조하면, 기판(101) 또는 백 시트(401)는 빛의 반사가 가능한 금속성 나노 입자(151a, 351a)가 배열된 유전체막(151, 351)을 포함할 수 있다. 따라서, 표면 플라즈몬 공명(surface plasmonic resonance) 현상을 이용하여 전류의 크기를 증가시킬 수 있다.
또한, 제2 실시예에 따른 박막 태양광 모듈에서 광기전력층(201)은 다중접합 구조를 가질 수 있으며, 단위전지 사이에 중간반사막이 형성될 수도 있다.
금속성 나노 입자(151a, 351a)와 유전체막(151, 351)의 소재는 제1 실시예에서 설명한 바와 동일하게 이루어질 수 있다.
이상에서 살펴본 바와 같이, FEP 수지는 박막 태양광 모듈의 기판, 프론트 시트, 백 시트 등에 사용될 수 있으며, FEP 수지를 포함하는 기판이나, FEP 수지로 이루어진 시트는 내습성, 내후성이 우수하여 안정적인 박막 태양광 모듈의 수명을 늘릴 수 있으며, 안정적인 광전변환 효율을 기대할 수 있다.
이상에서 보는 바와 같이, 본 발명이 속하는 기술 분야의 당업자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시 예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로서 이해해야만 하고, 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
100 : 플렉서블 기판
101 : 기판
151, 350, 351, 550: 유전체막
151a, 350a, 351a, 550a: 금속성 나노 입자
200, 201 : 광기전력층
300 : 제1 봉지재
301 : 봉지재
400 : 프론트 시트
401 : 백 시트
500 : 제2 봉지재
600 : 백 시트
700 : 유효영역
800 : 무효영역

Claims (22)

  1. FEP(Fluorinated Ethylene-Propylene) 수지를 포함하는 기판;
    상기 기판상에 적층되는 제1 전극;
    상기 제1 전극상에 적층되는 광활성층;
    상기 광활성층상에 적층되는 제2 전극;
    상기 제2 전극상에 봉지재를 포함하며,
    상기 기판은 금속성 나노 입자가 배열된 유전체막을 포함하는,
    박막 태양광 모듈.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 봉지재상에 백 시트를 더 포함하되,
    상기 백 시트는 FEP 수지를 포함하는 박막 태양광 모듈.
  3. 플렉서블(flexible) 기판;
    상기 플렉서블 기판상에 적층되고 제1 전극, 광활성층 및 제2 전극을 포함하는 광기전력층;
    상기 광기전력층상에 적층되는 프론트 시트(front sheet); 및
    상기 플렉서블 기판의 이면에 형성되는 백 시트를 포함하되,
    상기 프론트 시트와 상기 백 시트 중 적어도 하나는 FEP 수지를 포함하며,
    상기 프론트 시트 또는 상기 백 시트는 금속성 나노 입자가 배열된 유전체막을 포함하는,
    박막 태양광 모듈.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 광기전력층과 상기 프론트 시트 사이, 및 상기 광기전력층과 상기 백 시트 사이에 각각 봉지재를 더 포함하는 박막 태양광 모듈.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 기판은 두께가 30 μm이상 200 μm이하인 박막 태양광 모듈.
  6. 제2항에 있어서,
    상기 백 시트는 두께가 30 μm이상 200 μm이하인 박막 태양광 모듈.
  7. 제3항 또는 제4항에 있어서,
    상기 프론트 시트 또는 상기 백 시트는 두께가 30 μm이상 200 μm이하인 박막 태양광 모듈.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 기판은 100 nm이상 2 μm이하의 피치를 갖는 표면요철이 형성된 박막 태양광 모듈.
  9. 제2항에 있어서,
    상기 백 시트는 100 nm이상 2 μm이하의 피치를 갖는 표면요철이 형성된 박막 태양광 모듈.
  10. 제3항 또는 제4항에 있어서,
    상기 프론트 시트 또는 백 시트는 100 nm이상 2 μm이하의 피치를 갖는 표면요철이 형성된 박막 태양광 모듈.
  11. 삭제
  12. 제2항에 있어서,
    상기 백 시트는 금속성 나노 입자가 배열된 유전체막을 포함하는 박막 태양광 모듈.
  13. 삭제
  14. 제1항, 제3항 또는 제12항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 금속성 나노 입자는 직경이 5 nm이상 100 nm이하인 박막 태양광 모듈.
  15. 제1항, 제3항 또는 제12항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 유전체막은 두께가 30 nm이상 1000 nm이하인 박막 태양광 모듈.
  16. 제1항, 제3항 또는 제12항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 금속성 나노 입자는 금, 은, 알루미늄, 니켈, 크롬, 티타늄, 주석, 아연, 백금, 구리 중 적어도 하나를 포함하는 박막 태양광 모듈.
  17. 제1항, 제3항 또는 제12항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 유전체막은 실리카(SiO2), 이산화 티타늄(TiO2), 산화알루미늄(Al2O3) 중 적어도 하나를 포함하는 박막 태양광 모듈.
  18. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 광활성층은 비정질 실리콘 계열, 화합물 계열, 유기물 계열 및 염료 감응형 태양전지 또는 이들의 혼합형태인 박막 태양광 모듈.
  19. 제1항, 제2항 또는 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 봉지재는 EVA 또는 PVB 또는 아크릴 레진 또는 폴리올레핀(PO) 또는 UV 경화제인 박막 태양광 모듈.
  20. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 박막 태양광 모듈의 유효영역은 상기 박막 태양광 모듈의 테두리로부터 1 cm이상 3 cm이하의 간격을 갖는 박막 태양광 모듈.
  21. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 FEP 수지는, 파장이 400 nm이상 1100 nm이하인 빛에 대하여 90%이상 98%이하의 투과도를 갖는 박막 태양광 모듈.
  22. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 박막 태양광 모듈은 시스루형인 박막 태양광 모듈.
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