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KR20150049259A - 정션 박스 및 이를 구비한 태양광 모듈 - Google Patents

정션 박스 및 이를 구비한 태양광 모듈 Download PDF

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KR20150049259A
KR20150049259A KR1020130129560A KR20130129560A KR20150049259A KR 20150049259 A KR20150049259 A KR 20150049259A KR 1020130129560 A KR1020130129560 A KR 1020130129560A KR 20130129560 A KR20130129560 A KR 20130129560A KR 20150049259 A KR20150049259 A KR 20150049259A
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KR
South Korea
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pair
parts
substrate
bridge
diode
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Withdrawn
Application number
KR1020130129560A
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English (en)
Inventor
강윤묵
이재훈
이종철
최선동
정찬윤
김범래
최용모
이승희
임종산
손정호
Original Assignee
삼성에스디아이 주식회사
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Publication date
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Priority to US14/476,772 priority patent/US20150114447A1/en
Priority to EP20140190536 priority patent/EP2869462A1/en
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    • H02S40/00—Components or accessories in combination with PV modules, not provided for in groups H02S10/00 - H02S30/00
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    • H02S40/34—Electrical components comprising specially adapted electrical connection means to be structurally associated with the PV module, e.g. junction boxes
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10F—INORGANIC SEMICONDUCTOR DEVICES SENSITIVE TO INFRARED RADIATION, LIGHT, ELECTROMAGNETIC RADIATION OF SHORTER WAVELENGTH OR CORPUSCULAR RADIATION
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    • H—ELECTRICITY
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    • H02G—INSTALLATION OF ELECTRIC CABLES OR LINES, OR OF COMBINED OPTICAL AND ELECTRIC CABLES OR LINES
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    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
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    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy

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Abstract

본 발명은 정션 박스 및 이를 구비한 태양광 모듈에 관한 것이다. 본 발명의 일 실시예에 따른 정션 박스는, 상부 케이스와 하부 케이스가 결합된 몸체 및 상기 몸체 내의 다이오드를 포함하고, 상기 몸체는, 서로 나란한 한 쌍의 제1 파트들, 상기 한 쌍의 제1 파트들의 일단들을 연결하는 제2 파트 및 상기 한 쌍의 제1 파트들을 가로질러 상기 한 쌍의 제1 파트들을 연결하며, 내부에 상기 다이오드가 위치하는 브릿지부를 포함하고, 상기 제2 파트와 상기 브릿지부는 서로 이격되고, 상기 제2 파트와 상기 브릿지부 사이에 개구부를 포함할 수 있다.

Description

정션 박스 및 이를 구비한 태양광 모듈{Junction box and photovoltaic module comprising the same}
본 발명은 정션 박스 및 이를 구비한 태양광 모듈에 관한 것이다.
태양전지란 광기전력 효과(Photovoltaic Effect)를 이용하여 빛 에너지를 전기 에너지로 직접 변환시키는 장치로, 차세대 전지로써 각광받고 있다. 태양전지는 그 구성 물질에 따라서 실리콘 태양전지, 박막형 태양전지, 염료감응형 태양전지 및 유기고분자형 태양전지 등으로 구분될 수 있다.
한편, 태양광 모듈은 태양전지가 직렬 혹은 병렬로 연결된 상태를 의미한다. 태양광 모듈은 태양전지가 생산한 전기를 모으고, 전류가 역류하는 것을 방지하도록 제어하는 정션 박스를 포함할 수 있다. 일반적으로, 정션 박스는 전류의 역류를 방지하기 위해 다이오드를 포함하며, 태양광 모듈의 후면에 부착될 수 있다.
그러나, 정션 박스에 포함된 다이오드는 열을 발생시키며, 발생된 열은 정션 박스와 근접하게 위치한 태양전지로 전달될 수 있는바, 온도가 상승된 태양전지는 효율이 감소할 수 있다.
복수의 태양전지들이 직렬로 연결된 경우, 출력이 다른 태양전지가 하나 섞이게 되면 낮은 전류 쪽으로 전체 전류가 조정되고, 같은 조건으로 복수의 태양전지들이 병렬로 연결되면, 낮은 전압 쪽으로 전체 전압이 조정된다. 따라서, 연결된 수 개의 태양전지들 중 특정 태양전지의 온도가 높은 핫 스팟 현상이 발생 되는 경우는 태양광 모듈의 전체 효율이 저하될 수 있다.
본 발명의 목적은, 정션 박스에서 발생된 열이 태양전지로 전달되는 것을 최소화할 수 있는 정션 박스 및 이를 구비한 태양광 모듈을 제공함에 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 측면에 따른 정션 박스는, 상부 케이스와 하부 케이스가 결합된 몸체 및 상기 몸체 내의 다이오드를 포함하고, 상기 몸체는, 서로 나란한 한 쌍의 제1 파트들, 상기 한 쌍의 제1 파트들의 일단들을 연결하는 제2 파트 및 상기 한 쌍의 제1 파트들을 가로질러 상기 한 쌍의 제1 파트들을 연결하며, 내부에 상기 다이오드가 위치하는 브릿지부를 포함하고, 상기 제2 파트와 상기 브릿지부는 서로 이격되고, 상기 제2 파트와 상기 브릿지부 사이에 개구부를 포함할 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 브릿지부의 저면은, 상기 한 쌍의 제1 파트들의 저면들 및 상기 제2 파트의 저면 보다 높게 위치한다.
본 발명에 있어서, 상기 브릿지부의 상면, 한 쌍의 측면들 및 상기 저면은 공기 중에 노출될 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 브릿지부는 상기 한 쌍의 제1 파트들 및 상기 제2 파트보다 외부로 돌출될 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 한 쌍의 제1 파트들은 각각 상기 다이오드와 연결된 전극을 수용할 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 브릿지부는 상기 다이오드가 안착되는 지지부를 포함하고, 상기 지지부의 두께는 상기 몸체의 다른 영역보다 두꺼울 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 한 쌍의 제1 파트들의 타단들 각각에는 접속부가 형성될 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 상부 케이스와 상기 하부 케이스는 일체적으로 형성될 수 있다.
또한, 상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다른 측면에 따른 태양광 모듈은, 서로 마주보는 제1 기판과 제2 기판, 상기 제1 기판과 상기 제2 기판 사이에 배치된 광전 변환부 및 상기 제2 기판 상에 부착되고, 상기 광전 변환부와 전기적으로 연결된 정션 박스를 포함하고, 상기 정션 박스는, 서로 나란한 한 쌍의 제1 파트들, 상기 한 쌍의 제1 파트들의 일단들을 연결하는 제2 파트 및 상기 한 쌍의 제1 파트들을 가로질러 연결하고, 내부에 다이오드가 안착된 브릿지부를 포함하며, 상기 제2 파트와 상기 브릿지부는 서로 이격되고, 상기 제2 파트와 상기 브릿지부 사이에 상기 제2 기판을 노출시키는 개구부를 포함할 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 브릿지부의 저면은, 상기 한 쌍의 제1 파트들의 저면들 및 상기 제2 파트의 저면 보다 높게 위치할 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 브릿지부의 상기 저면과 상기 제2 기판 사이에는 간극이 형성될 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 한 쌍의 제1 파트들의 저면들 및 상기 제2 파트의 저면과 상기 제2 기판 사이에 접착층을 포함할 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 간극과 상기 개구부는 서로 연결될 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 브릿지부는 상기 한 쌍의 제1 파트들 및 상기 제2 파트보다 외부로 돌출될 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 한 쌍의 제1 파트들은 각각 상기 다이오드와 연결된 전극을 수용할 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 광전 변환부는 복수의 태양전지들과 상기 복수의 태양전지들을 전기적으로 연결하는 리본을 포함하고, 상기 전극의 일단은 상기 리본과 전기적으로 연결될 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 한 쌍의 제1 파트들의 타단에는 각각 접속부가 형성될 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 한 쌍의 제1 파트들, 상기 제2 파트 및 상기 브릿지부는 일체적으로 형성될 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 브릿지부는 상기 다이오드를 지지하는 안착부를 포함하고, 상기 안착부의 두께는 상기 몸체의 다른 영역보다 두꺼울 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 광전 변환부는 박막 태양전지를 포함하고, 상기 박막 태양전지는 상기 제2 기판 상에 순차적으로 적층된 후면 전극층, 광 흡수층, 버퍼층 및 투광성 전극층을 포함할 수 있다.
본 발명에 따르면, 정션 박스에서 발생된 열이 광전 변화부로 전달되는 것을 최소화할 수 있으므로, 태양광 모듈의 효율이 감소되는 것을 방지할 수 있다.
또한, 다이오드의 냉각 효율이 향상되므로, 다이오드가 열화 되는 것을 방지할 수 있다.
본 발명의 효과는 상술한 내용 이외에도, 도면을 참조하여 이하에서 설명할 내용으로부터도 도출될 수 있음은 물론이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 태양광 모듈을 개략적으로 도시한 분해 사시도이다.
도 2는 도 1의 태양광 모듈의 측면을 개략적으로 도시한 도이다.
도 3은 도 1의 태양광 모듈의 정션 박스를 개략적으로 도시한 사시도이다.
도 4는 도 3의 I-I 단면을 개략적으로 도시한 단면도이다.
도 5는 도 3의 정션 박스의 일부를 개략적으로 도시한 평면도이다.
도 6은 도 1의 후면 기판의 온도를 측정한 도면이다.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 태양광 모듈의 단면을 개략적으로 도시한 단면도이다.
도 8은 도 7의 A 부분을 개략적으로 도시한 단면도이다.
본 발명은 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시 예를 가질 수 있는 바, 특정 실시 예들을 도면에 예시하고 상세한 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. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.
제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 구성요소들은 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
이하, 첨부된 도면들에 도시된 본 발명에 관한 실시 예들을 참조하여 본 발명을 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 태양광 모듈을 개략적으로 도시한 분해 사시도이고, 도 2는 도 1의 태양광 모듈의 측면을 개략적으로 도시한 도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 태양광 모듈(10)은 서로 마주보는 제1 기판(110)과 제2 기판(120), 제1 기판(110)과 제2 기판(120) 사이에 배치된 광전변환부(170), 및 제2 기판(120) 상에 부착되고 광전변환부와 전기적으로 연결된 정션 박스(200)를 포함할 수 있다.
광전변환부(170)는 태양광 에너지를 직접 전기 에너지로 변환시키며, 이를 위해 복수의 태양전지(100)를 포함할 수 있다. 복수의 태양전지(100)는, 예를 들어, 제1 도전형의 실리콘 기판과, 실리콘 기판상에 형성되며 제1 도전형과 반대 도전형을 가지는 제2 도전형 반도체층과, 제2 도전형 반도체층의 일부면을 노출시키는 적어도 하나 이상의 개구부를 포함하며 제2 도전형 반도체층 상에 형성되는 반사방지막과, 적어도 하나 이상의 개구부를 통해 노출된 제 2 도전형 반도체층의 일부면에 접촉하는 전면전극과, 상기 실리콘 기판의 후면에 형성된 후면전극을 포함하는 실리콘 태양전지(silicon solar cell)일 수 있다.
그러나, 본 발명은 이에 한정되지 않으며, 광전변환부(170)는 박막 태양전지(thin film solar cell) 또는 화합물 반도체 태양전지(compound semiconductor solar cell) 등을 포함할 수도 있다. 다만, 설명의 편의상 도 1 및 도 2에서는 광전변환부(170)가 실리콘 태양전지(100)를 포함한 예를 설명하기로 한다.
광전변환부(170)는 복수의 태양전지(100)를 전기적으로 연결하는 리본(150)과, 리본(150)의 끝단과 연결된 버스 리본(180)을 포함할 수 있다.
리본(150)은 복수의 태양전지(100)를 직렬, 병렬 또는 직병렬로 연결할 수 있다. 리본(150)에 의해 전기적으로 연결된 복수의 태양전지(100)는 일렬로 배열되어 태양전지 스트링(string)을 이루며, 태양전지 스트링(string)은 수 개의 열을 이루도록 서로 이웃하여 위치할 수 있다.
리본(150)은 태양전지(100)의 수광면 상에 형성된 전면 전극과, 인접한 다른 태양전지(100)의 이면 상에 형성된 후면 전극을 태빙 공정에 의해 연결할 수 있다. 태빙 공정은 태양전지(100)의 일면에 플럭스(flux)를 도포하고, 플럭스(flux)가 도포된 태양전지(100)에 리본(150)을 위치시킨 다음, 소성 과정을 거쳐 행할 수 있다.
또는, 태양전지(100)의 일면과 리본(150) 사이에 전도성 필름(미도시)을 부착시킨 다음, 열 압착에 의해 복수의 태양전지(100)를 직렬 또는 병렬로 연결할 수 있다. 전도성 필름(미도시)은 도전성이 우수한 금, 은, 니켈, 구리 등으로 형성된 도전성 입자가 에폭시 수지, 아크릴 수지, 폴리이미드 수지, 폴리카보네이트 수지 등으로 형성된 필름 내에 분산된 것으로, 열압착에 의해 도전성 입자가 필름의 외부로 드러나게 되고, 드러난 도전성 입자에 의해 태양전지(100)와 리본(150)은 전기적으로 연결될 수 있다. 이와 같이 전도성 필름(미도시)에 의해 복수의 태양전지(100)를 연결하는 경우는, 공정온도가 낮아져 일렬로 태양전지(100)들이 배열된 태양전지 스트링의 휘어짐이 방지될 수 있다.
버스 리본(180)은 태양전지 스트링의 리본(150) 양 끝단을 교대로 연결할 수 있다. 또한, 버스 리본(180)은 태양광 모듈(10)의 제2 기판(120) 상에 배치되는 정션 박스(200)에 형성된 홀(264)을 통해 다이오드(도 4의 250)와 연결될 수 있다.
정션 박스(200)는 복수의 태양전지(100)에서 생산한 전기를 모으고, 전류의 역류를 방지하여 순방향으로 전류가 흐르도록 제어한다. 이를 위해, 정션 박스(200)는 다이오드(도 4의 250)를 포함할 수 있다. 다만, 다이오드(도 4의 250)는 동작 시 고열이 발생하는데, 발생된 열은 정션 박스(200)가 부착된 위치에 배열된 특정의 태양전지(100)로 전달될 수 있고, 전달된 열에 의해 특정의 태양전지(100)의 온도가 상승하고, 온도가 상승한 태양전지(100)는 효율이 감소될 수 있다.
한편, 전기적으로 연결된 복수의 태양전지(100)들 중 일부 태양전지(100)의 효율이 감소한 경우는, 태양광 모듈(10) 전체의 효율이 감소하게 된다. 따라서, 본 발명에 따른 정션 박스(200)는 태양광 모듈(10)로의 열전달을 최소화하기 위해, 다이오드(도 4의 250)가 위치하는 브릿지부(도 3의 220)와 제2 기판(120) 간에 간극을 포함한다. 간극은 공기층으로써, 우수한 단열층이므로 다이오드(도 4의 250)에서 발생한 열이 태양전지(100)로 전달되는 것을 최소화할 수 있다. 이와 같은 정션 박스(200)에 대하여서는 도 3 내지 5를 참조하여 자세하게 후술하기로 한다.
제1 기판(110)은 광 투광성이 우수한 유리(Glass), 또는 고분자 재질 등으로 형성될 수 있다. 제1 기판(110)은 외부의 충격 등으로부터 태양전지(100)를 보호할 수 있도록 충분한 강성을 가지는 것이 바람직하다. 예를 들어, 제1 기판(110)은 강화유리로 형성될 수 있다. 또한, 태양광의 반사를 방지하고 태양광의 투과율을 높이기 위해, 제1 기판(110)은 철분이 적게 들어간 저철분 강화유리로 형성될 수 있다.
제2 기판(120)은 태양전지(100)의 후면에서 태양전지(100)를 보호하는 층으로서, 방수, 절연 및 자외선 차단 기능을 한다. 제2 기판(120)은 Polyvinyl Fluoride/PET/ Polyvinyl Fluoride층이 적층 되어 형성될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
태양광 모듈(10)은 복수의 태양전지(100)와 제1 기판(110) 사이에 배치된 제1 밀봉 필름(130)과 복수의 태양전지(100)와 제2 기판(120) 사이에 배치된 제2 밀봉 필름(140)을 더 포함할 수 있다.
제1 밀봉 필름(130)은 태양전지(100)의 수광면에 위치하고, 제2 밀봉 필름(140)은 태양전지(100)의 이면에 위치한다. 제1 밀봉 필름(130)과 제2 밀봉 필름(140)은 라미네이션에 의해 접착하여, 태양전지(100)로 수분이나 산소 등이 침투하는 것을 차단한다. 제1 밀봉 필름(130)과 제2 밀봉 필름(140)은 에틸렌초산비닐 공중합체 수지(EVA), 폴리비닐부티랄, 에틸렌초산비닐 부분 산화물, 규소 수지, 에스테르계 수지, 올레핀계 수지 등이 사용될 수 있다.
도 3은 도 1의 태양광 모듈의 정션 박스를 개략적으로 도시한 사시도이고, 도 4는 도 3의 I-I 단면을 개략적으로 도시한 단면도이며, 도 5는 도 3의 정션 박스의 일부를 개략적으로 도시한 평면도이다.
도 1과 함께 도 3 내지 도 5를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 정션 박스(200)는, 상부 케이스(201)와 하부 케이스(202)가 결합된 몸체(210) 및 몸체(210) 내의 다이오드(250)를 포함할 수 있다.
몸체(210)는 절연성을 가지는 고분자 재질로 형성될 수 있다. 또한, 상부 케이스(201)와 하부 케이스(202)는 일체적으로 형성될 수도 있다. 예를 들어, 리드선(262)에 의해 서로 연결된 다이오드(250)와 전극(260)을 배치한 후, 인서팅 몰딩 등의 방법에 의해 몸체(210)를 일체적으로 형성할 수 있다. 따라서, 한 쌍의 제1 파트(P1)들, 제2 파트(P2) 및 브릿지부(220)는 일체적으로 형성될 수 있다. 또한, 몸체(210)는 내부에 다이오드(250) 등의 전자 소자를 포함하고 있으므로, 외부의 수분 및 산소 등을 차단하기 위해 밀봉된 구성을 가질 수 있다.
몸체(210)는 전체적으로 ??형상을 가질 수 있다. 예를 들어, 몸체(210)는, 서로 나란한 한 쌍의 제1 파트(P1)들과 상기 한 쌍의 제1 파트(P1)들의 일단들을 연결하는 제2 파트(P2)를 포함할 수 있다. 또한, 몸체(210)는 한 쌍의 제1 파트(P1)들을 가로질러 연결하는 브릿지부(220)를 포함할 수 있다.
브릿지부(220) 내에는 다이오드(250)가 위치하며, 한 쌍의 제1 파트(P1)들 각각에는 상기 다이오드(250)와 연결된 전극(260)이 위치한다.
전극(260)은 리드선(262)에 의해 다이오드(250)와 연결될 수 있다. 또한, 전극(260)의 일단은 홀(264)을 통해 정션 박스(200) 내로 삽입되는 버스 전극(180) 과 전기적으로 연결되며, 타단은 외부 전자 기기(미도시)에 전기적으로 연결됨으로써, 태양전지(100)에서 발생한 전기를 외부 전자 기기(미도시)로 전달할 수 있다. 이를 위해, 한 쌍의 제1 파트(P1)의 타단에는 외부 전자 기기(미도시)와의 전기적 접속을 위한 접속부(240)가 형성될 수 있다.
한편, 제2 기판(120) 상에 정션 박스(200)가 부착할 때, 접착층(미도시)은 한 쌍의 제1 파트(P1)들 및 제2 파트(P2)의 저면들에만 형성될 수 있다. 즉, 다이오드(250)가 위치하는 브릿지부(220)의 저면(232)은 한 쌍의 제1 파트(P1)들의 저면들 및 제2 파트(P2)의 저면 보다 높게 위치할 수 있다.
따라서, 도 1과 같이 제2 기판(120) 상에 정션 박스(200)가 부착할 때, 제2 기판(120)과 브릿지부(220) 사이에는 간극이 형성된다. 간극은 공기층으로써 단열층으로 작용하게 된다. 따라서, 다이오드(250)에서 발생한 열이 태양전지(100)로 전달되는 것이 최소화될 수 있다.
또한, 브릿지부(220)는 다이오드(250)를 지지하는 안착부(203)를 포함하는데, 안착부(203)의 두께는 몸체(210)의 다른 영역보다 두껍게 형성될 수 있다. 몸체(210)는 고분자 재질로 형성될 수 있으므로, 안착부(203)가 두껍게 형성되면, 다이오드(250)에서 발생한 열이 태양전지(100)로 전달되는 것을 더욱 효과적으로 차단할 수 있다.
이와 같이, 브릿지부(220)의 저면(232)이 제1 파트(P1)들 및 제2 파트(P2)의 저면들보다 높게 형성되고, 안착부(203)의 두께가 두껍게 형성되므로, 브릿지부(220) 내에 다이오드(250)를 수용할 수 있는 공간을 확보하기 위해, 브릿지부(220)는 한 쌍의 제1 파트(P1)들 및 제2 파트(P2)보다 외부로 돌출될 수 있다. 브릿지부(220)가 외부로 돌출된 구성을 가지는 경우는, 브릿지부(220)가 공기 중에 노출되는 면적이 증가하므로, 브릿지부(220)의 냉각효율이 향상되어, 다이오드(250)가 열화되는 것을 방지할 수 있다.
한편, 브릿지부(220)는 제2 파트(P2)와 동일한 방향으로 형성되고, 제2 파트(P2)와 이격 되어 형성될 수 있다. 따라서, 브릿지부(220)와 제2 파트(P2) 사이에는 개구부(230)가 형성될 수 있다.
개구부(230)는 몸체(210)를 관통하여 형성되며, 정션 박스(200)가 제2 기판(120) 상에 부착되는 경우, 제2 기판(120)은 개구부(230)를 통해 노출될 수 있다. 또한, 제2 기판(120)과 브릿지부(220) 사이에는 간극이 형성되는데, 개구부(230)는 간극과 연결될 수 있다.
따라서, 브릿지부(220)는 상면, 한 쌍의 측면들 및 저면(232)이 모두 공기 중에 노출될 수 있고, 브릿지부(220)를 외주면은 공기가 순환할 수 있게 되므로, 브릿지부(220)의 냉각 효율이 향상되어 다이오드(250)가 열화되는 것을 방지할 수 있다.
도 6은 도 1의 후면 기판의 온도를 측정한 도면으로, 이하에서는 도 1과 함께 도 6을 설명한다.
도 6은 본 발명에 따른 정션 박스(200)와 종래의 정션 박스를 제2 기판(120)상에 부착한 다음, 제2 기판(120)의 이면에서 온도를 측정한 결과를 나타내고 있다. 이하에서, 도 6의 A는 본 발명에 따른 정션 박스(200)를 부착한 결과를 나타내며, 도 6의 B는 종래의 정션 박스를 부착한 결과를 나타낸다. 또한, 종래의 정션 박스는, 정션 박스의 모든 저면이 제2 기판(120)과 접착한 상태이다. 또한, 제2 기판(120)은 Polyvinyl Fluoride/PET/ Polyvinyl Fluoride층이 적층 되어 형성된 것을 사용하였다.
도 6의 참조하면, A는 측정된 온도가 41.5℃이고, B는 53.6℃로, 본 발명에 따른 정션 박스(200)가 제2 기판(120)으로 열을 보다 적게 전달하는 것을 알 수 있다. 이는, 정션 박스(200)에서 발생한 열이 태양전지(100)로 전달되는 것을 감소시킨다는 것으로, 태양전지(100)의 효율이 감소하는 것을 방지할 수 있다.
한편, 상술한 바와 같이, 다이오드(250)가 위치하는 브릿지부(220)는 외부로 돌출되어 있고, 모든 외주면이 공기 중에 노출되어 있으므로, 다이오드(250)의 냉각 효율이 우수하고, 이에 따라 다이오드(250)가 열화되는 것을 방지할 수 있다.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 태양광 모듈의 단면을 개략적으로 도시한 단면도이고, 도 8은 도 7의 A 부분을 개략적으로 도시한 단면도이다.
도 7 및 도 8을 참조하면, 태양광 모듈(20)은 서로 마주보는 제1 기판(310)과 제2 기판(320), 제1 기판(310)과 제2 기판(320) 사이에 배치된 광전 변환부(330), 및 제2 기판(320) 상에 부착되고 광전 변환부(330)와 전기적으로 연결된 정션 박스(200)를 포함할 수 있다.
제1 기판(310)은 태양광을 투과하도록 유리로 형성될 수 있으며, 제2 기판(320)은 유리(Glass), 스테인레스 스틸 또는 폴리머 등으로 형성될 수 있다.
광전 변환부(330)는 박막 태양전지를 포함할 수 있다. 구체적으로, 광전 변환부(330)는 제2 기판(320) 상에 순차적으로 적층된 후면 전극층(332), 광 흡수층(334), 버퍼층(336) 및 투광성 전극층(338)을 포함할 수 있다.
후면 전극층(332)은, 광전효과에 의해 형성된 전하를 수집하고, 광 흡수층(334)을 투과한 광을 반사시켜 광 흡수층(334)에 의해 재 흡수될 수 있도록, 몰리브덴(Mo), 알루미늄(Al) 또는 구리(Cu) 등과 같은 전도성과 광 반사율이 우수한 금속 재질로 이루어질 수 있다. 특히, 후면 전극층(332)은 높은 전도도, 광 흡수층(334)과의 오믹(ohmic) 접촉, 셀레늄(Se) 분위기 하에서의 고온 안정성 등을 고려하여, 몰리브덴(Mo)을 포함하여 형성될 수 있다. 또한, 후면 전극층(334)은 제2 기판(320)과의 접합 및 후면 전극층(332) 자체의 저항 특성의 확보를 위해 다중 막으로 형성될 수도 있다. 이와 같은 후면 전극층(334)은 제1 패턴부(P1)에 의해 일정한 간격을 가지고 복수 개로 분할될 수 있다.
광 흡수층(334)은, 예를 들어, 구리(Cu), 인듐(In), 및 셀레늄(Se)을 포함하는 구리-인듐-셀레나이드(CIS)계 화합물로 형성되어 P형 반도체층을 이루며, 입사하는 태양광을 흡수한다. 또한, 광 흡수층(334)은, 구리(Cu), 인듐(In), 갈륨(Ga) 및 셀레늄(Se)을 포함하는 구리-인듐-갈륨-셀레나이드(Cu(In, Ga)Se2, CIGS)계 화합물로 형성될 수도 있다.
버퍼층(336)은 광 흡수층(334)과 후술할 투광성 전극층(338) 간의 밴드 갭 차이를 줄이고, 광 흡수층(334)과 투광성 전극층(338)의 계면에서 발생할 수 있는 전자와 정공의 재결합을 감소시킨다. 이러한 버퍼층(336)은 CdS, ZnS, In2S3, ZnxMg(1-x)O 등으로 형성될 수 있다.
광 흡수층(334)과 버퍼층(336)은 제2 패턴부(P2)에 의해 복수 개로 분할 될 수 있다. 제2 패턴부(P2)는 제1 패턴부(P2)와 이격된 위치에서, 후면 전극층(332)의 상면을 노출하도록 형성될 수 있다.
투광성 전극층(338)은, 광 흡수층(334)과 P-N접합을 이루고, ZnO:B, ZnO:Al, ZnO:Ga, ITO(Indium Tin Oxide) 또는 IZO(Indium Zinc Oxide) 등과 같은 광을 투과할 수 있는 성질을 가지는 전도성 재질로 이루어진다. 따라서, 투광성 전극층(338)은 입사광을 투과시키며 동시에 광전효과에 의해 형성된 전하를 포획할 수 있다.
투광성 전극층(338)은 제2 패턴부(P2) 내에도 형성되어 제2 패턴부(P2)에 의해 노출된 하부 전극층(332)과 접촉함으로써, 제2 패턴부(P2)에 의해 복수 개로 분할된 광 흡수층(334)을 전기적으로 연결할 수 있다. 또한, 투광성 전극층(338)은 제1 패턴부(P1) 및 제2 패턴부(P2)와 상이한 위치에 형성된 제3 패턴부(P3)에 의해 복수 개로 나뉠 수 있다. 제3 패턴부(P3)는 후면 전극층(332)의 상면까지 연장되어 형성됨으로써, 직렬로 연결된 다수의 광전변환 유닛이 형성될 수 있다.
한편, 광전 변환부(330)는 광전 효과에 의해 발생된 전하를 수집하기 위한 한 쌍의 전극(340)을 더 포함할 수 있다. 한 쌍의 전극(340)은 노출된 후면 전극층(332)의 양 단에 각각 부착되고, 제2 기판(320) 상에 위치하는 정션 박스(200)와 전기적으로 연결된다. 정션 박스(200)는 도 1 내지 도 6에서 도시하고 설명한 바와 동일하므로 이하에서는 반복하여 설명하지 않는다.
태양광 모듈(20)은 제1 기판(310)과 제2 기판(320) 사이에 봉지층(350)과, 제1 기판(310)과 제2 기판(320) 사이의 가장자리에 형성된 씰링부(360)를 더 포함할 수 있다.
봉지층(350)은 에틸렌초산비닐 공중합체 수지(EVA), 폴리비닐부티랄, 에틸렌초산비닐 부분 산화물, 규소 수지, 에스테르계 수지, 올레핀계 수지 등으로 형성될 수 있다. 봉지층(350)은 광전 변환부(330)를 밀봉하여, 수분이나 산소가 광전 변환부(330)의 내부로 침투하는 것을 차단할 수 있다. 씰링부(360)는 제1 기판(310)과 제2 기판(320)을 부착함과 동시에, 외부의 수분이나 산소가 태양광 모듈(20)의 내부로 침투하는 것을 방지할 수 있다. 씰링부(360)는 열 경화성 또는 광 경화성 수지 등으로 형성될 수 있다.
이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 도시하고 설명하였지만, 본 발명은 상술한 특정의 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진자에 의해 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 이러한 변형실시들은 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해되어져서는 안될 것이다.
10, 20 : 태양광 모듈
100: 태양전지 110, 310: 제1 기판
120, 320: 제2 기판 130: 제1 밀봉 필름
140: 제2 밀봉 필름 150: 리본
170, 330: 광전 변환부 180: 버스 리본
200: 정션 박스 210: 몸체
220: 브릿지부 230: 개구부
250: 다이오드

Claims (20)

  1. 상부 케이스와 하부 케이스가 결합된 몸체; 및
    상기 몸체 내의 다이오드;를 포함하고,
    상기 몸체는,
    서로 나란한 한 쌍의 제1 파트들;
    상기 한 쌍의 제1 파트들의 일단들을 연결하는 제2 파트; 및
    상기 한 쌍의 제1 파트들을 가로질러 상기 한 쌍의 제1 파트들을 연결하며, 내부에 상기 다이오드가 위치하는 브릿지부;를 포함하고,
    상기 제2 파트와 상기 브릿지부는 서로 이격되고, 상기 제2 파트와 상기 브릿지부 사이에 개구부를 포함하는 정션 박스.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 브릿지부의 저면은, 상기 한 쌍의 제1 파트들의 저면들 및 상기 제2 파트의 저면 보다 높게 위치하는 정션 박스.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 브릿지부의 상면, 한 쌍의 측면들 및 상기 저면은 공기 중에 노출된 정션 박스.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 브릿지부는 상기 한 쌍의 제1 파트들 및 상기 제2 파트보다 외부로 돌출된 정션 박스.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 한 쌍의 제1 파트들은 각각 상기 다이오드와 연결된 전극을 수용하는 정션 박스.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 브릿지부는 상기 다이오드가 안착되는 지지부를 포함하고,
    상기 지지부의 두께는 상기 몸체의 다른 영역보다 두꺼운 정션 박스.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 한 쌍의 제1 파트들의 타단들 각각에는 접속부가 형성된 정션 박스.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 상부 케이스와 상기 하부 케이스는 일체적으로 형성된 정션 박스.
  9. 서로 마주보는 제1 기판과 제2 기판;
    상기 제1 기판과 상기 제2 기판 사이에 배치된 광전 변환부; 및
    상기 제2 기판 상에 부착되고, 상기 광전 변환부와 전기적으로 연결된 정션 박스를 포함하고,
    상기 정션 박스는,
    서로 나란한 한 쌍의 제1 파트들;
    상기 한 쌍의 제1 파트들의 일단들을 연결하는 제2 파트; 및
    상기 한 쌍의 제1 파트들을 가로질러 연결하고, 내부에 다이오드가 안착된 브릿지부를 포함하며,
    상기 제2 파트와 상기 브릿지부는 서로 이격되고, 상기 제2 파트와 상기 브릿지부 사이에 상기 제2 기판을 노출시키는 개구부를 포함하는 태양광 모듈.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 브릿지부의 저면은, 상기 한 쌍의 제1 파트들의 저면들 및 상기 제2 파트의 저면 보다 높게 위치하는 태양광 모듈.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 브릿지부의 상기 저면과 상기 제2 기판 사이에는 간극이 형성된 태양광 모듈.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 한 쌍의 제1 파트들의 저면들 및 상기 제2 파트의 저면과 상기 제2 기판 사이에 접착층을 포함하는 태양광 모듈.
  13. 제11항에 있어서,
    상기 간극과 상기 개구부는 서로 연결된 태양광 모듈.
  14. 제9항에 있어서,
    상기 브릿지부는 상기 한 쌍의 제1 파트들 및 상기 제2 파트보다 외부로 돌출된 태양광 모듈.
  15. 제9항에 있어서,
    상기 한 쌍의 제1 파트들은 각각 상기 다이오드와 연결된 전극을 수용하는 태양광 모듈
  16. 제15항에 있어서,
    상기 광전 변환부는, 복수의 태양전지들과 상기 복수의 태양전지들을 전기적으로 연결하는 리본을 포함하고,
    상기 전극의 일단은 상기 리본과 전기적으로 연결된 태양광 모듈.
  17. 제15항에 있어서,
    상기 한 쌍의 제1 파트들의 타단에는 각각 접속부가 형성된 정션 박스.
  18. 제9항에 있어서,
    상기 한 쌍의 제1 파트들, 상기 제2 파트 및 상기 브릿지부는 일체적으로 형성된 태양광 모듈.
  19. 제9항에 있어서,
    상기 브릿지부는 상기 다이오드를 지지하는 안착부를 포함하고,
    상기 안착부의 두께는 상기 몸체의 다른 영역보다 두꺼운 태양광 모듈.
  20. 제9항에 있어서,
    상기 광전 변환부는 박막 태양전지를 포함하고,
    상기 박막 태양전지는 상기 제2 기판 상에 순차적으로 적층된 후면 전극층, 광흡수층, 버퍼층 및 투광성 전극층을 포함하는 태양광 모듈.
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