KR20180039835A - Photovoltaic module, method of manufacturing the photo voltaic modue, photovoltaic array having the photovoltaic module and method of controling the photovoltaic array - Google Patents

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KR20180039835A KR1020160131073A KR20160131073A KR20180039835A KR 20180039835 A KR20180039835 A KR 20180039835A KR 1020160131073 A KR1020160131073 A KR 1020160131073A KR 20160131073 A KR20160131073 A KR 20160131073A KR 20180039835 A KR20180039835 A KR 20180039835A
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Abstract

A photovoltaic module includes a solar cell group which includes a plurality of solar cells connected in series and a bypass diode which includes a first electrode connected to a first end of the solar cell group and a second electrode connected to a second end of the solar cell group. The number of the solar cells in the solar cell group and the number of the bypass diodes are set to minimize the sum of the output loss of the solar cell due to shading and the conduction loss of the bypass diode.

Description

태양광 모듈, 이를 제조하는 방법, 이를 포함하는 태양광 어레이 및 이를 제어하는 방법 {PHOTOVOLTAIC MODULE, METHOD OF MANUFACTURING THE PHOTO VOLTAIC MODUE, PHOTOVOLTAIC ARRAY HAVING THE PHOTOVOLTAIC MODULE AND METHOD OF CONTROLING THE PHOTOVOLTAIC ARRAY}TECHNICAL FIELD The present invention relates to a photovoltaic module, a method of manufacturing the same, a solar array including the same, and a method of controlling the same. BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a photovoltaic (PV) module,

본 발명은 태양광 모듈, 상기 태양광 모듈을 제조하는 방법, 상기 태양광 모듈을 포함하는 태양광 어레이 및 상기 태양광 어레이를 제어하는 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 음영으로 인한 출력 손실을 감소시켜 출력 손실을 향상시키기 위한 태양광 모듈, 상기 태양광 모듈을 제조하는 방법, 상기 태양광 모듈을 포함하는 태양광 어레이 및 상기 태양광 어레이를 제어하는 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a solar module, a method of manufacturing the solar module, a solar array including the solar module, and a method of controlling the solar array, and more particularly, A method of manufacturing the solar module, a solar array including the solar module, and a method of controlling the solar array.

태양광 전원은 필요한 발전량을 얻기 위해 태양광 모듈을 직병렬로 조합하여 전체 시스템을 구성하는데, 일사량 및 온도에 따라 성능이 크게 좌우된다. 일부 태양광 전원은 주변 환경을 고려하지 않고 설치되어 건물 또는 나무 등으로 인한 음영과 같은 특수한 상황에 의해 출력 전력의 손실이 발생한다. 태양광 모듈을 구성하는 태양 전지 하나라도 이상이 발생할 경우, 태양 전지의 단락 전류로 제한되어 전체 발전량의 손실이 발생하며, 열점(Hot-Spot) 현상과 같은 열화 현상으로 모듈의 출력 손실 또는 수명을 단축시킬 수 있다. In order to obtain the required power generation, the solar power source is composed of solar modules in series and in parallel, and the performance is largely dependent on the solar radiation amount and temperature. Some solar power sources are installed without consideration of the surrounding environment and cause loss of output power due to special circumstances such as shade due to buildings or trees. If a solar cell constituting a solar module is abnormally damaged, the total power generation amount is limited due to the short circuit current of the solar cell, and deterioration phenomenon such as hot spot phenomenon causes the output loss or lifetime of the module Can be shortened.

또한, 태양의 위치 변화에 따라 주변 고층 건물 및 나무 등의 음영이 태양광 어레이를 가리게 되면 해당 어레이의 출력 손실이 발생할 수 있다. 이러한 환경으로 음영이 고정적으로 어레이에 발생하게 되면, 발전 가능한 시간이 적은 태양광 어레이는 큰 출력 손실을 갖게 된다.In addition, when the solar array shadows neighboring high-rise buildings and trees depending on the position of the sun, the output loss of the array may occur. When shading is fixed to the array in such an environment, a solar array having a small power generation time has a large output loss.

본 발명은 종래 태양광 모듈 및 태양광 어레이가 가지는 문제점들을 해결하기 위한 것으로, 본 발명이 이루고자 하는 목적은 음영으로 인한 출력 손실을 감소시켜 출력 효율을 향상시키기 위한 태양광 모듈을 제공하는 것이다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention is directed to solve the problems of conventional solar modules and solar arrays, and it is an object of the present invention to provide a solar module for improving output efficiency by reducing output loss due to shading.

본 발명이 이루고자 하는 다른 목적은 상기 태양광 모듈을 제조하는 방법을 제공하는 것이다.It is another object of the present invention to provide a method of manufacturing the solar module.

본 발명이 이루고자 하는 다른 목적은 상기 태양광 모듈을 포함하는 태양광 어레이를 제공하는 것이다.It is another object of the present invention to provide a solar array including the solar module.

본 발명이 이루고자 하는 다른 목적은 상기 태양광 어레이를 제어하는 방법을 제공하는 것이다.It is another object of the present invention to provide a method of controlling the solar array.

상기한 본 발명의 목적을 실현하기 위한 일 실시예에 따른 태양광 모듈은 직렬로 연결되는 복수의 태양 전지를 포함하는 태양 전지 그룹 및 상기 태양 전지 그룹의 제1 단에 연결되는 제1 전극 및 상기 태양 전지 그룹의 제2 단에 연결되는 제2 전극을 포함하는 바이패스 다이오드를 포함한다. 상기 태양 전지 그룹 내의 상기 태양 전지의 개수 및 상기 바이패스 다이오드의 개수는 음영에 의한 상기 태양 전지의 출력 손실 및 상기 바이패스 다이오드의 도통 손실의 합을 최소로 하도록 설정된다. According to an aspect of the present invention, there is provided a solar cell module including a solar cell group including a plurality of solar cells connected in series, a first electrode connected to a first end of the solar cell group, And a second electrode connected to the second end of the solar cell group. The number of the solar cells in the solar cell group and the number of bypass diodes are set to minimize the sum of the output loss of the solar cell due to shading and the conduction loss of the bypass diode.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 태양 전지 그룹 내의 상기 태양 전지의 개수 및 상기 바이패스 다이오드의 개수는 수학식 1 및 수학식 2에 의해 결정되고, 상기 수학식 1은

Figure pat00001
이고, 상기 수학식 2는
Figure pat00002
일 수 있다. 여기서,
Figure pat00003
일 수 있다. In one embodiment of the present invention, the number of solar cells and the number of bypass diodes in the solar cell group are determined by Equations (1) and (2), and Equation (1)
Figure pat00001
, And Equation (2)
Figure pat00002
Lt; / RTI > here,
Figure pat00003
Lt; / RTI >

본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 음영에 의한 상기 태양 전지의 출력 손실

Figure pat00004
이고, 상기 바이패스 다이오드 동작에 따른 출력 손실
Figure pat00005
이며, 여기서,
Figure pat00006
일 수 있다. In one embodiment of the present invention, the output loss of the solar cell by the shade
Figure pat00004
, And the output loss due to the bypass diode operation
Figure pat00005
Lt; / RTI >
Figure pat00006
Lt; / RTI >

본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 태양 전지의 최대 전압

Figure pat00007
이고, 상기 태양광 모듈의 최대 전류
Figure pat00008
이며, 상기 태양광 모듈의 최대 전력
Figure pat00009
일 수 있다. 여기서,
Figure pat00010
일 수 있다. In one embodiment of the present invention, the maximum voltage of the solar cell
Figure pat00007
, And the maximum current of the solar module
Figure pat00008
, And the maximum power of the solar module
Figure pat00009
Lt; / RTI > here,
Figure pat00010
Lt; / RTI >

상기한 본 발명의 다른 목적을 실현하기 위한 일 실시예에 따른 태양광 모듈의 제조 방법은 직렬로 연결되는 복수의 태양 전지를 포함하는 태양 전지 그룹 내의 상기 태양 전지의 개수 및 상기 바이패스 다이오드의 개수를 음영에 의한 상기 태양 전지의 출력 손실 및 상기 바이패스 다이오드의 도통 손실의 합을 최소로 하도록 설정하는 단계, 상기 태양 전지의 개수 및 상기 바이패스 다이오드의 개수에 따라 상기 태양 전지 그룹을 형성하는 단계 및 상기 태양 전지 그룹의 제1 단에 상기 바이패스 다이오드의 제1 전극을 연결하고, 상기 태양 전지 그룹의 제2 단에 상기 바이패스 다이오드의 제2 전극을 연결하는 단계를 포함한다.According to another aspect of the present invention, there is provided a method of fabricating a solar cell module including a plurality of solar cells connected in series, the number of the solar cells in the solar cell group and the number of the bypass diodes Setting the sum of the power loss of the solar cell by the shade and the conduction loss of the bypass diode to be a minimum, forming the solar cell group according to the number of the solar cells and the number of bypass diodes And connecting the first electrode of the bypass diode to the first end of the solar cell group and connecting the second electrode of the bypass diode to the second end of the solar cell group.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 태양 전지 그룹 내의 상기 태양 전지의 개수 및 상기 바이패스 다이오드의 개수는 수학식 1 및 수학식 2에 의해 결정되고, 상기 수학식 1은

Figure pat00011
이고, 상기 수학식 2는
Figure pat00012
일 수 있다. 여기서,
Figure pat00013
일 수 있다. In one embodiment of the present invention, the number of solar cells and the number of bypass diodes in the solar cell group are determined by Equations (1) and (2), and Equation (1)
Figure pat00011
, And Equation (2)
Figure pat00012
Lt; / RTI > here,
Figure pat00013
Lt; / RTI >

상기한 본 발명의 다른 목적을 실현하기 위한 일 실시예에 따른 태양광 어레이는 복수의 태양광 모듈들, 제1 방향으로 연장되어 상기 태양광 모듈들을 직렬로 연결하는 복수의 스트링들, 상기 태양광 모듈들 사이에 형성되어, 상기 스트링을 음영이 발생한 제1 부분과 상기 음영이 발생하지 않은 제2 부분으로 분리하는 복수의 스위치들을 포함한다.According to another aspect of the present invention, there is provided a solar array including a plurality of solar modules, a plurality of strings extending in a first direction and connecting the solar modules in series, And a plurality of switches formed between the modules for separating the string into a first portion that is shadowed and a second portion that is not shadowed.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 태양광 어레이는 상기 스위치를 통해 이웃한 상기 스트링에 연결되는 크로스 와이어를 더 포함할 수 있다. In one embodiment of the present invention, the solar array may further include a cross wire connected to the neighboring string via the switch.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 크로스 와이어는 이웃한 상기 스트링들 사이에 배치되며, 상기 제1 방향으로 연장될 수 있다. In one embodiment of the present invention, the crosswire is disposed between neighboring strings and may extend in the first direction.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 제1 행의 태양광 모듈들의 적어도 일부분 및 제2 행의 태양광 모듈들의 적어도 일부분에 음영이 발생한 경우, 상기 제1 행의 태양광 모듈들에 연결되는 제1 스트링, 상기 제1 스트링에 이웃하는 제1 크로스 와이어 및 상기 제2 행의 태양광 모듈들에 연결되는 제2 스트링은 직렬 경로를 형성할 수 있다. In one embodiment of the invention, when at least a portion of the photovoltaic modules in the first row and at least a portion of the photovoltaic modules in the second row are shaded, a first A string, a first crosswire neighboring the first string, and a second string coupled to the photovoltaic modules of the second row may form a serial path.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 태양광 어레이는 상기 제1 스트링을 제1 부분과 제2 부분으로 분리하는 제1 스위치, 상기 제1 스트링을 상기 제1 크로스 와이어에 연결하는 제2 스위치 및 상기 제2 스트링을 제1 부분과 제2 부분으로 분리하며, 상기 제2 스트링을 상기 제1 크로스 와이어에 연결하는 제3 스위치를 더 포함할 수 있다. In one embodiment of the present invention, the solar array includes a first switch for separating the first string into a first portion and a second portion, a second switch for connecting the first string to the first crosswire, And a third switch for separating the second string into a first portion and a second portion and connecting the second string to the first crosswire.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 제2 스트링의 제1 부분에 연결되는 제1 전극 및 상기 제2 스트링의 제2 부분에 연결되는 제2 전극을 가지며, 상기 제3 스위치와 병렬로 연결되는 블로킹 다이오드를 더 포함할 수 있다. In one embodiment of the present invention, the first string has a first electrode connected to the first portion of the second string and a second electrode connected to the second portion of the second string, And may further include a blocking diode.

상기한 본 발명의 다른 목적을 실현하기 위한 일 실시예에 따른 태양광 어레이의 제어 방법은 복수의 태양광 모듈들, 제1 방향으로 연장되어 상기 태양광 모듈들을 직렬로 연결하는 복수의 스트링들, 상기 태양광 모듈들 사이에 형성되는 복수의 스위치들을 포함하는 태양광 어레이에 있어서, 음영이 발생한 영역을 판단하는 단계 및 상기 스위치들을 제어하여 상기 스트링을 상기 음영이 발생한 제1 부분과 상기 음영이 발생하지 않은 제2 부분으로 분리하는 단계를 포함한다.According to another aspect of the present invention, there is provided a method of controlling a solar array including a plurality of solar modules, a plurality of strings extending in a first direction to serially connect the solar modules, And a plurality of switches formed between the solar modules, the method comprising the steps of: determining a shaded area; and controlling the switches so that the shaded first part and the shaded Into a second portion that does not include the first portion.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 음영이 발생한 영역을 판단하는 단계는 미리 측정한 데이터를 기초로 계절과 시간에 따른 음영 발생 패턴을 형성하는 단계를 포함할 수 있다. 상기 스위치들은 상기 계절과 시간에 따른 음영 발생 패턴에 따라 제어될 수 있다. In one embodiment of the present invention, the step of determining the shaded area may include a step of forming a shade pattern according to the season and the time based on the previously measured data. The switches can be controlled according to the season and the shading patterns according to time.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 음영이 발생한 영역을 판단하는 단계는 실시간으로 상기 태양광 어레이 내의 음영 패턴을 센싱하는 단계를 포함할 수 있다. 상기 스위치들은 상기 센싱된 음영 패턴에 따라 실시간으로 제어될 수 있다. In one embodiment of the present invention, the step of determining the shaded area may include sensing the shaded pattern in the solar array in real time. The switches can be controlled in real time according to the sensed shadow pattern.

본 발명에 따른 태양광 모듈 및 이를 제조하는 방법에 따르면, 음영에 의한 태양 전지의 출력 손실과 바이패스 다이오드의 도통 손실을 최소로 하는 태양 전지의 수와 다이오드의 수의 조합을 산정할 수 있다. 따라서, 음영에 의한 태양광 모듈의 출력 손실을 최소화할 수 있다. According to the photovoltaic module and the method of manufacturing the same according to the present invention, the combination of the number of solar cells and the number of diodes that minimize the output loss of the solar cell due to shading and the conduction loss of the bypass diode can be calculated. Therefore, the output loss of the solar module due to shading can be minimized.

또한, 상기 태양광 모듈을 포함하는 태양광 어레이 및 상기 태양광 어레이를 제어하는 방법에 따르면, 음영이 발생할 경우, 와이어와 스위치를 이용하여 음영이 발생하지 않은 영역의 태양광 모듈이 서로 연결되도록 회로 구성을 변경할 수 있다. 따라서, 음영에 의한 태양광 어레이의 출력 손실을 최소화할 수 있다. In addition, according to the solar array including the solar module and the method of controlling the solar array, when the shade is generated, the solar modules of the region where no shading is generated are connected to each other using the wire and the switch, You can change the configuration. Therefore, the output loss of the solar array due to shading can be minimized.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 태양광 어레이를 나타내는 개념도이다.
도 2a는 도 1의 태양광 모듈의 일 예를 나타내는 개념도이다.
도 2b는 도 1의 태양광 모듈의 다른 예를 나타내는 개념도이다.
도 2c는 도 1의 태양광 모듈의 다른 예를 나타내는 개념도이다.
도 2d는 도 1의 태양광 모듈의 다른 예를 나타내는 개념도이다.
도 2e는 도 1의 태양광 모듈의 다른 예를 나타내는 개념도이다.
도 3은 음영 상황에서 태양 전지 그룹 내의 태양 전지의 개수 및 바이패스 다이오드의 개수에 따른 출력 전력의 손실을 나타내는 표이다.
도 4는 도 1의 태양광 어레이에 음영이 발생하는 경우를 나타내는 개념도이다.
도 5는 도 1의 태양광 어레이에 음영이 발생할 때, 상기 태양광 어레이의 회로 구성을 변경하는 일 예를 나타내는 개념도이다.
도 6은 도 5의 제2 스트링 및 크로스 와이어의 연결 구조를 나타내는 회로도이다.
1 is a conceptual diagram showing a solar array according to an embodiment of the present invention.
2A is a conceptual diagram showing an example of the solar module of FIG.
2B is a conceptual diagram showing another example of the solar module of FIG.
2C is a conceptual diagram showing another example of the solar module of FIG.
2D is a conceptual diagram showing another example of the solar module of FIG.
2E is a conceptual diagram showing another example of the solar module of FIG.
3 is a table showing the loss of output power according to the number of solar cells and the number of bypass diodes in the solar cell group in a shadowed state.
4 is a conceptual diagram showing a case where shading occurs in the solar array of FIG.
Fig. 5 is a conceptual diagram showing an example of changing the circuit configuration of the solar array when shading occurs in the solar array of Fig. 1. Fig.
Fig. 6 is a circuit diagram showing a connection structure of the second string and the cross wire of Fig. 5; Fig.

본문에 개시되어 있는 본 발명의 실시예들에 대해서, 특정한 구조적 내지 기능적 설명들은 단지 본 발명의 실시예를 설명하기 위한 목적으로 예시된 것으로, 본 발명의 실시예들은 다양한 형태로 실시될 수 있으며 본문에 설명된 실시예들에 한정되는 것으로 해석되어서는 아니 된다.For the embodiments of the invention disclosed herein, specific structural and functional descriptions are set forth for the purpose of describing an embodiment of the invention only, and it is to be understood that the embodiments of the invention may be practiced in various forms, The present invention should not be construed as limited to the embodiments described in Figs.

본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.The present invention is capable of various modifications and various forms, and specific embodiments are illustrated in the drawings and described in detail in the text. It is to be understood, however, that the invention is not intended to be limited to the particular forms disclosed, but on the contrary, is intended to cover all modifications, equivalents, and alternatives falling within the spirit and scope of the invention.

제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로 사용될 수 있다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위로부터 이탈되지 않은 채 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다.The terms first, second, etc. may be used to describe various components, but the components should not be limited by the terms. The terms may be used for the purpose of distinguishing one component from another. For example, without departing from the scope of the present invention, the first component may be referred to as a second component, and similarly, the second component may also be referred to as a first component.

어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다. 구성요소들 간의 관계를 설명하는 다른 표현들, 즉 "~사이에"와 "바로 ~사이에" 또는 "~에 이웃하는"과 "~에 직접 이웃하는" 등도 마찬가지로 해석되어야 한다.It is to be understood that when an element is referred to as being "connected" or "connected" to another element, it may be directly connected or connected to the other element, . On the other hand, when an element is referred to as being "directly connected" or "directly connected" to another element, it should be understood that there are no other elements in between. Other expressions that describe the relationship between components, such as "between" and "between" or "neighboring to" and "directly adjacent to" should be interpreted as well.

본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 설시된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.The terminology used in this application is used only to describe a specific embodiment and is not intended to limit the invention. The singular expressions include plural expressions unless the context clearly dictates otherwise. In the present application, the terms "comprise", "having", and the like are intended to specify the presence of stated features, integers, steps, operations, elements, components, or combinations thereof, , Steps, operations, components, parts, or combinations thereof, as a matter of principle.

다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미이다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미인 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.Unless otherwise defined, all terms used herein, including technical or scientific terms, have the same meaning as commonly understood by one of ordinary skill in the art to which this invention belongs. Terms such as those defined in commonly used dictionaries should be construed as meaning consistent with meaning in the context of the relevant art and are not to be construed as ideal or overly formal in meaning unless expressly defined in the present application .

한편, 어떤 실시예가 달리 구현 가능한 경우에 특정 블록 내에 명기된 기능 또는 동작이 순서도에 명기된 순서와 다르게 일어날 수도 있다. 예를 들어, 연속하는 두 블록이 실제로는 실질적으로 동시에 수행될 수도 있고, 관련된 기능 또는 동작에 따라서는 상기 블록들이 거꾸로 수행될 수도 있다.On the other hand, if an embodiment is otherwise feasible, the functions or operations specified in a particular block may occur differently from the order specified in the flowchart. For example, two consecutive blocks may actually be performed at substantially the same time, and depending on the associated function or operation, the blocks may be performed backwards.

이하, 첨부한 도면들을 참조하여, 본 발명의 바람직한 실시예를 보다 상세하게 설명하고자 한다. 도면상의 동일한 구성요소에 대해서는 동일한 참조부호를 사용하고 동일한 구성요소에 대해서 중복된 설명은 생략한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. The same reference numerals are used for the same constituent elements in the drawings and redundant explanations for the same constituent elements are omitted.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 태양광 어레이를 나타내는 개념도이다. 1 is a conceptual diagram showing a solar array according to an embodiment of the present invention.

도 1을 참조하면, 상기 태양광 어레이(SA)는 복수의 태양광 모듈들(M101 내지 M312) 및 상기 태양광 모듈들을 직렬로 연결시키는 복수의 스트링들(ST1, ST2, ST3)을 포함한다. Referring to FIG. 1, the solar array SA includes a plurality of solar modules M101 to M312 and a plurality of strings ST1, ST2, and ST3 for connecting the solar modules in series.

예를 들어, 도 1에서 보듯이, 상기 태양광 어레이(SA)는 하나의 스트링에 의해 직렬로 연결되는 12개의 태양광 모듈들을 포함할 수 있고, 상기 태양광 어레이(SA)는 각 12개의 태양광 모듈들을 직렬로 연결시키는 3개의 스트링들(ST1, ST2, ST3)을 포함할 수 있다. 상기 스트링들(ST1, ST2, ST3)은 서로 병렬로 연결될 수 있다. For example, as shown in FIG. 1, the solar array SA may include twelve solar modules connected in series by one string, and the solar array SA may include twelve solar And three strings (ST1, ST2, ST3) for connecting the optical modules in series. The strings ST1, ST2, and ST3 may be connected in parallel with each other.

예를 들어, 제1 스트링(ST1)은 제1 행의 제1 내지 제12 태양광 모듈들(M101 내지 M112)을 직렬로 연결시킬 수 있다. 제2 스트링(ST2)은 제2 행의 제1 내지 제12 태양광 모듈들(M201 내지 M212)을 직렬로 연결시킬 수 있다. 제3 스트링(ST3)은 제3 행의 제1 내지 제12 태양광 모듈들(M301 내지 M312)을 직렬로 연결시킬 수 있다.For example, the first string ST1 may connect the first to twelfth solar modules M101 to M112 of the first row in series. The second string ST2 may connect the first to twelfth solar modules M201 to M212 of the second row in series. The third string ST3 may connect the first to twelfth solar modules M301 to M312 of the third row in series.

본 실시예에서는 3행 12열의 태양광 모듈들을 갖는 태양광 어레이를 예시하였으나, 상기 스트링의 개수 및 상기 태양광 모듈의 개수는 본 발명을 한정하지 않는다. In this embodiment, a solar array having 3 rows and 12 columns of solar modules is illustrated, but the number of strings and the number of solar modules do not limit the present invention.

도 2a는 도 1의 태양광 모듈의 일 예를 나타내는 개념도이다. 도 2b는 도 1의 태양광 모듈의 다른 예를 나타내는 개념도이다. 도 2c는 도 1의 태양광 모듈의 다른 예를 나타내는 개념도이다. 도 2d는 도 1의 태양광 모듈의 다른 예를 나타내는 개념도이다. 도 2e는 도 1의 태양광 모듈의 다른 예를 나타내는 개념도이다.2A is a conceptual diagram showing an example of the solar module of FIG. 2B is a conceptual diagram showing another example of the solar module of FIG. 2C is a conceptual diagram showing another example of the solar module of FIG. 2D is a conceptual diagram showing another example of the solar module of FIG. 2E is a conceptual diagram showing another example of the solar module of FIG.

도 1 내지 도 2e를 참조하면, 상기 태양광 어레이(SA)는 복수의 태양광 모듈들(M101 내지 M312)을 포함한다. Referring to FIGS. 1 to 2E, the solar array SA includes a plurality of solar modules M101 to M312.

상기 태양광 모듈(예컨대, M101)은 복수의 태양 전지들(B01 내지 B60) 및 바이패스 다이오드(D1)를 포함할 수 있다. 직렬로 연결된 태양 전지 중 어느 하나라도 이상이 발생할 경우 출력의 손실이 발생할 수 있다. 이상이 발생한 태양 전지의 단락 전류(Isc)는 감소하고 직렬 회로 특성에 의해 이상이 발생한 태양 전지의 단락 전류가 제한되어 전체 발전량이 감소하게 된다. 또한, 이상이 발생한 태양 전지는 발전원이 아닌 부하로 동작하게 되어, 열점(Hot-Spot) 현상에 의한 모듈의 파손 및 열화 현상을 발생시킬 수 있다. 따라서, 이러한 발전량 손실을 최소화 시키고, 모듈의 열화 현상을 감소시키기 위해, 상기 태양 전지들에 상기 바이패스 다이오드를 연결할 수 있다. The solar module (for example, M101) may include a plurality of solar cells B01 to B60 and a bypass diode D1. If any one of the serially connected solar cells fails, the output may be lost. The short circuit current Isc of the solar cell in which the abnormality occurs is decreased and the short circuit current of the solar cell in which the abnormality occurs is limited due to the characteristics of the series circuit, In addition, the solar cell in which the abnormality occurs operates as a load, not a power source, and may cause breakage and deterioration of the module due to a hot-spot phenomenon. Therefore, the bypass diode can be connected to the solar cells in order to minimize the power generation loss and reduce the deterioration of the module.

직렬로 연결되는 복수의 태양 전지들은 하나의 태양 전지 그룹을 형성한다. 상기 바이패스 다이오드는 상기 태양 전지 그룹의 제1 단에 연결되는 제1 전극 및 상기 태양 전지 그룹의 제2 단에 연결되는 제2 전극을 한다. A plurality of solar cells connected in series form one solar cell group. The bypass diode has a first electrode connected to the first end of the solar cell group and a second electrode connected to the second end of the solar cell group.

예컨대, 도 2a에서 상기 태양광 모듈(M101)은 하나의 태양 전지 그룹 및 하나의 바이패스 다이오드(D1)를 포함한다. 상기 태양 전지 그룹은 직렬로 연결되는 60개의 태양 전지들을 포함한다. 이와 같은 구조를 1X60 구조라고 할 수 있다. For example, in FIG. 2A, the solar module M101 includes one solar cell group and one bypass diode D1. The solar cell group includes 60 solar cells connected in series. Such a structure is referred to as a 1 × 60 structure.

예컨대, 도 2b에서 상기 태양광 모듈(M101)은 2개의 태양 전지 그룹 및 2개의 바이패스 다이오드(D1, D2)를 포함한다. 상기 각각의 태양 전지 그룹은 직렬로 연결되는 30개의 태양 전지들을 포함한다. 이와 같은 구조를 2X30 구조라고 할 수 있다. For example, in FIG. 2B, the solar module M101 includes two solar cell groups and two bypass diodes D1 and D2. Each of the solar cell groups includes thirty solar cells connected in series. Such a structure is referred to as a 2 × 30 structure.

예컨대, 도 2c에서 상기 태양광 모듈(M101)은 3개의 태양 전지 그룹 및 3개의 바이패스 다이오드(D1, D2, D3)를 포함한다. 상기 각각의 태양 전지 그룹은 직렬로 연결되는 20개의 태양 전지들을 포함한다. 이와 같은 구조를 3X20 구조라고 할 수 있다. For example, in FIG. 2C, the solar module M101 includes three solar cell groups and three bypass diodes D1, D2, and D3. Each of the solar cell groups includes 20 solar cells connected in series. Such a structure is called a 3 × 20 structure.

예컨대, 도 2d에서 상기 태양광 모듈(M101)은 4개의 태양 전지 그룹 및 4개의 바이패스 다이오드(D1, D2, D3, D4)를 포함한다. 상기 각각의 태양 전지 그룹은 직렬로 연결되는 15개의 태양 전지들을 포함한다. 이와 같은 구조를 4X15 구조라고 할 수 있다. For example, in FIG. 2d, the solar module M101 includes four solar cell groups and four bypass diodes D1, D2, D3, and D4. Each of the solar cell groups includes fifteen solar cells connected in series. Such a structure is called a 4 × 15 structure.

예컨대, 도 2e에서 상기 태양광 모듈(M101)은 6개의 태양 전지 그룹 및 6개의 바이패스 다이오드(D1, D2, D3, D4, D5, D6)를 포함한다. 상기 각각의 태양 전지 그룹은 직렬로 연결되는 10개의 태양 전지들을 포함한다. 이와 같은 구조를 6X10 구조라고 할 수 있다. For example, in FIG. 2E, the solar module M101 includes six solar cell groups and six bypass diodes D1, D2, D3, D4, D5, and D6. Each of the solar cell groups includes ten solar cells connected in series. Such a structure is referred to as a 6 × 10 structure.

상기 태양광 모듈을 다수의 태양 전지를 직렬로 연결하여 구성하면 일사량과 온도 등에 따라 상기 태양광 모듈의 출력이 크게 변화한다. 따라서, 수학식 1과 수학식 2의 태양 전지의 전압(VCELL)과 전류(Im)를 이용하여, 일사량과 온도 변화에 따른 태양광 모듈의 출력을 구하면 수학식 3과 같이 나타낼 수 있다. If the solar module is constructed by connecting a plurality of solar cells in series, the output of the solar module varies greatly depending on the solar radiation amount and the temperature. Therefore, the output of the solar module according to the solar radiation amount and the temperature change can be obtained by using the voltage (VCELL) and the current (Im) of the solar cells of Equations (1) and (2)

[수학식 1][Equation 1]

Figure pat00014
Figure pat00014

[수학식 2]&Quot; (2) "

Figure pat00015
Figure pat00015

[수학식 3]&Quot; (3) "

Figure pat00016
Figure pat00016

수학식 1 내지 3에서의 상수와 변수는 아래와 같다. The constants and variables in the equations (1) to (3) are as follows.

Figure pat00017
Figure pat00017

상기 수학식 1 내지 3과 같이 환경 조건을 고려하여 태양광 모듈의 출력을 계산하면 음영에 의해 발생하는 출력 손실을 계산할 수 있다. 태양광 모듈의 출력 손실은 수학식 4와 같이 음영에 영향을 받는 태양 전지의 손실(PLOSS)과 수학식 5와 같이 바이패스 다이오드가 도통하여 발생하는 손실(PD)로 구성된다. 즉, 태양광 모듈의 구성을 적당히 변경시키면, 음영에 의해 동작하는 바이패스 다이오드와 태양 전지의 구성이 바뀌어, 모듈의 출력 손실을 저감시킬 수 있다. The output loss caused by the shadow can be calculated by calculating the output of the solar module in consideration of the environmental conditions as shown in Equations (1) to (3). The output loss of the solar module is constituted by the loss (P LOSS ) of the solar cell affected by the shadow and the loss (P D ) generated by conduction of the bypass diode as shown in Equation (4). That is, if the configuration of the solar module is appropriately changed, the configurations of the bypass diode and the solar cell operated by the shade are changed, and the output loss of the module can be reduced.

[수학식 4]&Quot; (4) "

Figure pat00018
Figure pat00018

[수학식 5]&Quot; (5) "

Figure pat00019
Figure pat00019

수학식 4 내지 5에서의 상수 및 변수는 아래와 같다.The constants and variables in the equations (4) to (5) are as follows.

Figure pat00020
Figure pat00020

따라서 태양광 모듈의 구성 변경에 따른 출력 손실 PLOSS의 감소분과 바이패스 다이오드의 소모 전력 PD를 이용하여, 출력 손실의 합 PLO는 수학식 6 및 수학식 7과 같이 나타낼 수 있다. Therefore, by using the decrease of the output loss P LOSS due to the configuration change of the photovoltaic module and the consumption power P D of the bypass diode, the sum P LO of the output losses can be expressed by Equations (6) and (7).

[수학식 6]&Quot; (6) "

Figure pat00021
Figure pat00021

[수학식 7]&Quot; (7) "

Figure pat00022
Figure pat00022

수학식 6 및 수학식 7의 상수 및 변수는 아래와 같다.The constants and the variables of the equations (6) and (7) are as follows.

Figure pat00023
Figure pat00023

상기의 목적함수 [수학식 6]은 첫 번째 항인 음영에 의한 태양 전지의 손실과 두 번째 항인 바이패스 다이오드의 도통 손실의 합을 최소로 하는 태양 전지 그룹 내의 태양 전지의 수(x)와 다이오드 수(y)의 조합을 산정하는 것이다. 단, [수학식 7]의 제약 조건과 같이 바이패스 다이오드의 수와 태양 전지 그룹 내의 태양 전지의 수의 곱은 항상 일정하다. 여기서, 바이패스 다이오드의 개수 y가 증가하면 해당 다이오드와 연결되어 있는 태양 전지의 수 x는 줄어들어 음영에 의한 태양 전지의 출력 손실이 감소하게 된다. 그러나 바이패스 다이오드의 수가 증가할수록 다이오드 도통 손실은 증가하게 된다. 따라서, 바이패스 다이오드 개수가 증가하여 감소하는 출력 손실의 크기보다 다이오드 동작으로 발생하는 도통 손실의 크기가 커지면 태양광 모듈의 전체 손실은 증가하게 된다. 즉 태양 전지의 출력 손실과 바이패스 다이오드의 도통 손실의 합을 최소로 하는 태양광 모듈의 최적 구성을 산정할 수 있다. Equation (6) shows the relationship between the number of solar cells (x) in the solar cell group that minimizes the sum of the loss of the solar cell due to the shading as the first term and the conduction loss of the bypass diode as the second term, (y) is calculated. However, the multiplication of the number of bypass diodes and the number of solar cells in the solar cell group is always constant, as in the constraint of Equation (7). Here, if the number y of the bypass diodes increases, the number of solar cells connected to the diodes decreases and the output loss of the solar cells due to shading decreases. However, as the number of bypass diodes increases, the diode conduction loss increases. Therefore, if the amount of conduction loss caused by the diode operation increases, the total loss of the photovoltaic module is increased as compared with the amount of output loss which is decreased due to an increase in the number of bypass diodes. That is, the optimum configuration of the solar module that minimizes the sum of the output loss of the solar cell and the conduction loss of the bypass diode can be calculated.

도 3은 음영 상황에서 태양 전지 그룹 내의 태양 전지의 개수 및 바이패스 다이오드의 개수에 따른 출력 전력의 손실을 나타내는 표이다.3 is a table showing the loss of output power according to the number of solar cells and the number of bypass diodes in a solar cell group in a shadowed state.

도 1 내지 도 3을 참조하면, 도 2a 내지 도 2e에서 예시한 바와 같이 태양광 모듈의 배열을 변경시키면서 음영의 크기에 따른 태양광 모듈의 이상 상태를 분석할 수 있다. Referring to FIGS. 1 to 3, it is possible to analyze the abnormal state of the solar module according to the size of the shade while changing the arrangement of the solar module as illustrated in FIGS. 2A to 2E.

예를 들어, 음영의 면적이 30%인 경우, 2X30 구조 및 6X10 구조에서 출력 손실이 상대적으로 크게 감소하였다. 10X6 구조 이후에는 바이패스 다이오드의 도통 손실의 증가로 모듈의 출력 손실이 다시 증가함을 확인하였다.For example, when the area of the shadows is 30%, the output loss is relatively reduced in the 2X30 structure and the 6X10 structure. After the 10 × 6 structure, it was confirmed that the output loss of the module increases again due to the increase of the conduction loss of the bypass diode.

또한, 음영의 면적이 60%인 경우에는, 3X20 구조 및 6X10 구조에서 출력 손실이 최소가 되었으며, 10X6 구조 이후에는 모듈의 출력 손실이 다시 증가함을 확인하였다. Also, when the shaded area is 60%, the output loss is minimized in the 3 × 20 structure and the 6 × 10 structure, and the output loss of the module is increased again after the 10 × 6 structure.

이를 참조하여 상기 태양광 모듈을 제조할 수 있다. 태양광 모듈의 제조 방법은 직렬로 연결되는 복수의 태양 전지를 포함하는 태양 전지 그룹 내의 상기 태양 전지의 개수 및 상기 바이패스 다이오드의 개수를 음영에 의한 상기 태양 전지의 출력 손실 및 상기 바이패스 다이오드의 도통 손실의 합을 최소로 하도록 설정하는 단계, 상기 태양 전지의 개수 및 상기 바이패스 다이오드의 개수에 따라 상기 태양 전지 그룹을 형성하는 단계 및 상기 태양 전지 그룹의 제1 단에 상기 바이패스 다이오드의 제1 전극을 연결하고, 상기 태양 전지 그룹의 제2 단에 상기 바이패스 다이오드의 제2 전극을 연결하는 단계를 포함할 수 있다. And the solar module can be manufactured by referring to the same. A method of manufacturing a solar module, comprising the steps of: determining the number of solar cells in the solar cell group including a plurality of solar cells connected in series and the number of the bypass diodes according to the output loss of the solar cell by shading, Forming the solar cell group in accordance with the number of the solar cells and the number of the bypass diodes, and forming the bypass diode in the first stage of the solar cell group, And connecting the second electrode of the bypass diode to the second end of the solar cell group.

본 실시예에 따르면, 음영에 의한 태양 전지의 출력 손실과 바이패스 다이오드의 도통 손실을 최소로 하는 태양 전지의 수와 다이오드의 수의 조합을 산정할 수 있다. 따라서, 음영에 의한 태양광 모듈의 출력 손실을 최소화할 수 있다.According to this embodiment, a combination of the number of solar cells and the number of diodes that minimize the output loss of the solar cell due to shading and the conduction loss of the bypass diode can be calculated. Therefore, the output loss of the solar module due to shading can be minimized.

도 4는 도 1의 태양광 어레이에 음영이 발생하는 경우를 나타내는 개념도이다. 도 5는 도 1의 태양광 어레이에 음영이 발생할 때, 상기 태양광 어레이의 회로 구성을 변경하는 일 예를 나타내는 개념도이다. 도 6은 도 5의 제2 스트링 및 크로스 와이어의 연결 구조를 나타내는 회로도이다.Fig. 4 is a conceptual diagram showing a case where shading occurs in the solar array of Fig. 1. Fig. Fig. 5 is a conceptual diagram showing an example of changing the circuit configuration of the solar array when shading occurs in the solar array of Fig. 1. Fig. Fig. 6 is a circuit diagram showing a connection structure of the second string and the cross wire of Fig. 5; Fig.

도 1 내지 도 6을 참조하면, 상기 태양광 어레이(SA)는 복수의 태양광 모듈들(M101 내지 M312), 복수의 스트링들(ST1, ST2, ST3) 및 복수의 스위치들을 포함한다. 1 to 6, the solar array SA includes a plurality of solar modules M101 to M312, a plurality of strings ST1, ST2, and ST3, and a plurality of switches.

도 4에서는 상기 태양광 어레이(SA)의 일부 영역에 음영이 발생한 경우를 도시하였다. 태양의 위치 변화에 따라 주변 고층 건물 및 나무 등의 음영이 태양광 어레이(SA)를 가리게 되면 상기 태양광 어레이(SA)에 출력 손실이 발생하게 된다. 예를 들어, 고층 건물로 인해 특정 시간대에 도 4와 같이 부분적으로 음영이 발생하면 해당 시간대에는 고정적인 출력의 손실이 발생한다. 또한, 상기 스트링에 발생하는 음영의 면적이 증가하게 되면 어레이 전체 출력이 감소하게 된다. FIG. 4 shows a case where shading occurs in a part of the solar array SA. When a shadow of a surrounding high-rise building or a tree covers the solar array SA according to the change of the position of the sun, an output loss occurs in the solar array SA. For example, when a high-rise building partially shadows a specific time zone as shown in FIG. 4, a loss of fixed output occurs at a corresponding time zone. Also, as the area of the shadows generated in the string increases, the overall output of the array decreases.

출력의 감소량은 음영의 영향을 받는 태양광 모듈의 개수와 같지만, 일정 개수 이상의 모듈이 음영으로 인해 전압이 감소하면, 해당 스트링 출력 전압이 감소하여 인버터의 최소 동작 전압 범위를 벗어날 가능성이 있다. 즉, 음영의 영향을 받는 모듈의 증가로 인해 인버터의 최소 동작 전압 범위를 벗어나게 되면 어레이 절반의 모듈이 정상적으로 동작하지만, 인버터가 정지하여 어레이의 전체 출력이 0이 되어 출력 손실이 발생하게 될 수 있다. The amount of output reduction is equal to the number of solar modules affected by the shade, but if a certain number or more of the modules are shaded to reduce the voltage, the corresponding string output voltage may decrease and exceed the minimum operating voltage range of the inverter. In other words, if the module that is affected by shading is out of the minimum operating voltage range of the inverter, the module in half of the array will operate normally, but the inverter will stop and the overall output of the array will become zero, resulting in an output loss .

도 5를 참조하면, 본 실시예의 상기 태양광 어레이(SA)는 복수의 태양광 모듈들(M101 내지 M312), 제1 방향으로 연장되어 상기 태양광 모듈들(M101 내지 M312)을 직렬로 연결하는 복수의 스트링들(ST1, ST2, ST3) 및 상기 태양광 모듈들(M101 내지 M312) 사이에 형성되어, 상기 스트링(ST1, ST2, ST3)을 음영이 발생한 제1 부분과 상기 음영이 발생하지 않은 제2 부분으로 분리하는 복수의 스위치들을 포함한다.Referring to FIG. 5, the solar array SA of the present embodiment includes a plurality of solar modules M101 to M312, a plurality of solar modules M101 to M312 extending in a first direction and serially connecting the solar modules M101 to M312 A first portion formed between the plurality of strings ST1, ST2 and ST3 and the solar modules M101 to M312 so that the strings ST1, ST2 and ST3 are shaded, And a plurality of switches for separating into a second part.

상기 태양광 어레이(SA)는 상기 스위치를 통해 이웃한 상기 스트링에 연결되는 크로스 와이어(CW)를 더 포함할 수 있다. The solar array SA may further include a cross wire (CW) connected to the neighboring string through the switch.

상기 크로스 와이어(CW)는 이웃한 상기 스트링들(예컨대, ST1, ST2) 사이에 배치되며, 상기 제1 방향으로 연장될 수 있다. The cross wire (CW) is disposed between adjacent strings (e.g., ST1, ST2) and may extend in the first direction.

제1 행의 태양광 모듈들의 적어도 일부분 및 제2 행의 태양광 모듈들의 적어도 일부분에 음영이 발생한 경우, 상기 제1 행의 태양광 모듈들에 연결되는 제1 스트링(ST1), 상기 제1 스트링(ST1)에 이웃하는 제1 크로스 와이어(CW) 및 상기 제2 행의 태양광 모듈들에 연결되는 제2 스트링(ST2)은 직렬 경로를 형성할 수 있다. A first string (ST1) coupled to the solar modules of the first row when at least a portion of the solar modules of the first row and at least a portion of the solar modules of the second row are shaded, The first cross wire CW adjacent to the first row ST1 and the second string ST2 connected to the solar modules of the second row may form a serial path.

도 5에서는 설명의 편의 상 제1 스트링(ST1) 및 제2 스트링(ST2)이 서로 연결되는 것만을 도시하였으나, 상기 제2 스트링(ST2) 및 제3 스트링 사이에 제2 크로스 와이어가 형성될 수 있고, 필요에 따라 상기 제2 스트링(ST2), 상기 제2 크로스 와이어 및 상기 제3 스트링(ST3)도 직렬 경로를 형성할 수 있다. In FIG. 5, only the first string ST1 and the second string ST2 are connected to each other for convenience of explanation. However, a second cross wire may be formed between the second string ST2 and the third string And the second string ST2, the second cross wire, and the third string ST3 may form a serial path if necessary.

상기 태양광 어레이(SA)는 상기 제1 스트링(ST1)을 제1 부분과 제2 부분으로 분리하는 제1 스위치(SW1), 상기 제1 스트링(ST1)을 상기 제1 크로스 와이어(CW)에 연결하는 제2 스위치(SW2) 및 상기 제2 스트링(ST2)을 제1 부분과 제2 부분으로 분리하며, 상기 제2 스트링(ST2)을 상기 제1 크로스 와이어(CW)에 연결하는 제3 스위치(ST3)를 더 포함할 수 있다. The solar array SA includes a first switch SW1 for dividing the first string ST1 into a first portion and a second portion, a second switch SW2 for connecting the first string ST1 to the first crosswire CW, A third switch SW2 for connecting the second string SW2 and the second string ST2 to a first portion and a second portion and for connecting the second string ST2 to the first crosswire CW, (ST3).

도 6을 참조하면, 상기 태양광 어레이(SA)는 상기 제2 스트링(ST2)의 제1 부분에 연결되는 제1 전극 및 상기 제2 스트링의 제2 부분(ST2)에 연결되는 제2 전극을 가지며, 상기 제3 스위치(SW3)와 병렬로 연결되는 블로킹 다이오드(BD)를 더 포함할 수 있다.Referring to FIG. 6, the solar array SA includes a first electrode connected to the first portion of the second string ST2 and a second electrode connected to the second portion ST2 of the second string And a blocking diode (BD) connected in parallel with the third switch (SW3).

예를 들어, 상기 제3 스위치(SW3)는 상기 음영이 발생하지 않을 때, 제1 노드(N1)를 제2 노드(N2)에 연결하도록 제어될 수 있다. 이 때, 상기 제2 스트링(ST2)은 분리되지 않는다. For example, the third switch SW3 may be controlled to connect the first node N1 to the second node N2 when the shading does not occur. At this time, the second string ST2 is not separated.

예를 들어, 상기 제3 스위치(SW3)는 M206 모듈과 M207 모듈 사이에 음영의 경계가 형성될 때, 상기 제1 노드(N1)를 제3 노드(N3)에 연결하도록 제어될 수 있다. 이 때, 상기 제2 스트링(ST2)은 음영이 발생한 제1 부분과 음영이 발생하지 않은 제2 부분으로 분리될 수 있다. For example, the third switch SW3 may be controlled to connect the first node N1 to the third node N3 when a shadow boundary is formed between the M206 module and the M207 module. At this time, the second string ST2 may be divided into a first portion where shading occurs and a second portion where no shading occurs.

도 5에서는 제1 스트링(ST1)에 M107 모듈과 M108 모듈 사이에 형성되는 하나의 스위치를 도시하였으나, 본 발명은 이에 한정되지 않는다. 상기 제1 스트링(ST1)에는 음영이 발생한 모듈과 음영이 발생하지 않은 모듈을 분리하기 위해 상기 모든 모듈들 사이 사이에 상기 스위치가 형성될 수 있다. 이와는 달리, 상기 제1 스트링(ST1)의 모듈들 중 일부에 상기 스위치가 형성될 수 있다.In FIG. 5, one switch formed between the M107 module and the M108 module in the first string ST1 is shown, but the present invention is not limited thereto. In the first string ST1, the switch may be formed between all of the modules so as to separate a module in which shading occurs and a module in which no shading occurs. Alternatively, the switch may be formed in a part of the modules of the first string ST1.

도 5에서는 제2 스트링(ST2)에 M206 모듈과 M207 모듈 사이에 형성되는 하나의 스위치를 도시하였으나, 본 발명은 이에 한정되지 않는다. 상기 제2 스트링(ST2)에는 음영이 발생한 모듈과 음영이 발생하지 않은 모듈을 분리하기 위해 상기 모든 모듈들 사이 사이에 상기 스위치가 형성될 수 있다. 이와는 달리, 상기 제2 스트링(ST2)의 모듈들 중 일부에 상기 스위치가 형성될 수 있다.Although FIG. 5 shows one switch formed between the M206 module and the M207 module in the second string ST2, the present invention is not limited thereto. In the second string ST2, the switch may be formed between all the modules so as to separate the module in which the shading occurs and the module in which no shading occurs. Alternatively, the switch may be formed on some of the modules of the second string ST2.

또한, 상기 크로스 와이어(CW)는 상기 음영이 발생한 영역에 대응하는 길이를 갖도록 길이가 플렉서블하게 조절될 수 있다. 상기 크로스 와이어(CW)의 길이를 플렉서블하게 구현하기 위해 상기 크로스 와이어(CW)는 복수의 끊어진 조각들과 상기 조각들을 연결하는 스위치를 포함할 수 있다. Further, the cross wire (CW) can be flexibly adjusted in length so as to have a length corresponding to the area where the shading occurs. To flexibly implement the length of the crosswire (CW), the crosswire (CW) may comprise a plurality of broken pieces and a switch connecting the pieces.

이를 참조하여 상기 태양광 어레이를 제어할 수 있다. 태양광 어레이의 제조 방법은 상기 태양광 어레이 내에서 음영이 발생한 영역을 판단하는 단계 및 상기 스위치들을 제어하여 상기 스트링을 상기 음영이 발생한 제1 부분과 상기 음영이 발생하지 않은 제2 부분으로 분리하는 단계를 포함할 수 있다. And the solar array can be controlled with reference to this. A method of manufacturing a solar array includes the steps of determining a shadowed region in the solar array and controlling the switches to divide the string into a first portion in which the shadow is generated and a second portion in which the shadow is not generated Step < / RTI >

상기 음영이 발생한 영역을 판단하는 단계는 미리 측정한 데이터를 기초로 계절과 시간에 따른 음영 발생 패턴을 형성하는 단계를 포함할 수 있다. 이 때, 상기 스위치들은 상기 계절과 시간에 따른 음영 발생 패턴에 따라 제어될 수 있다. The step of determining the shaded area may include a step of forming a shaded pattern according to the season and the time based on the previously measured data. At this time, the switches can be controlled according to the season and the shading patterns according to time.

이와는 달리, 상기 음영이 발생한 영역을 판단하는 단계는 실시간으로 상기 태양광 어레이 내의 음영 패턴을 센싱하는 단계를 포함할 수 있다. 상기 스위치들은 상기 센싱된 음영 패턴에 따라 실시간으로 제어될 수도 있다. Alternatively, determining the shaded area may include sensing the shaded pattern in the solar array in real time. The switches may be controlled in real time according to the sensed shadow pattern.

특정 시간대에서 발생하는 음영으로 인한 발전량 손실을 최소화시키기 위한 절차의 일 예는 아래와 같을 수 있다. An example of a procedure for minimizing the loss of power generation due to shading occurring in a specific time zone may be as follows.

[Step 1] 태양광 어레이가 설치된 주변 환경(건물, 나무 등) 및 계절에 따라 태양광 어레이에 발생하는 음영의 면적과 음영이 발생하는 시간대를 측정한다. [Step 1] Measure the area and shade of shadows generated in the solar array according to the surrounding environment (buildings, trees, etc.) in which the solar array is installed and the season.

[Step 2] [Step 1]에서 측정한 데이터를 분석하여, 태양광 전원의 출력 손실이 크게 발생하는 시간대와 음영이 발생하는 면적을 산정하고, 효율이 가장 높은 회로 구성을 제시한다.[Step 2] Analyze the data measured in [Step 1], calculate the time zone where the output power loss of the solar power source is large, and the area where the shadow occurs, and show the circuit structure with the highest efficiency.

[Step 3] [Step 2]에서 산정한 회로 구성을 바탕으로 음영이 발생할 경우, 크로스 와이어(CW)와 스위치(SW1, SW2, SW3)를 이용하여 도 5와 같이 회로 구성을 변경할 수 있다. 어레이의 회로 변경은 음영이 발생한 스트링 중에서 두 개의 스트링(ST1, ST2) 사이에 크로스 와이어(CW)를 연결하여 음영이 발생하지 않은 부분은 정상적으로 동작하도록 스트링 회로를 구성할 수 있다. 또한, 도 6의 스위치(SW3)와 블로킹 다이오드(BD)를 연결하여 음영이 발생하지 않은 정상 상태의 모듈과 음영이 발생한 모듈을 분리시킬 수 있다. [Step 3] When shading occurs based on the circuit configuration calculated in [Step 2], the circuit configuration can be changed as shown in FIG. 5 by using the crosswire CW and the switches SW1, SW2, and SW3. The circuit change of the array can constitute a string circuit such that a crosswire (CW) is connected between two strings (ST1, ST2) out of the string in which the shade is generated so that the non-shaded part operates normally. In addition, the switch SW3 of FIG. 6 and the blocking diode BD may be connected to separate the module in which the shade is not generated and the module in which the shade is generated.

[Step 4] 태양광 인버터의 입력 전압을 측정하여 인버터 동작 범위를 벗어나게 되면 [Step 3]과 같은 회로 변경을 시도할 수 있다. [Step 4] If the input voltage of the solar inverter is measured and the inverter is out of the operating range, the circuit change as shown in [Step 3] can be attempted.

본 실시예에 따르면, 음영이 발생할 경우, 와이어와 스위치를 이용하여 음영이 발생하지 않은 영역의 태양광 모듈이 서로 연결되도록 회로 구성을 변경할 수 있다. 따라서, 음영에 의한 태양광 어레이의 출력 손실을 최소화할 수 있다.According to the present embodiment, when shading occurs, the circuit configuration can be changed so that the solar modules in the regions where no shading occurs are connected to each other by using wires and switches. Therefore, the output loss of the solar array due to shading can be minimized.

본 발명은 태양 전지, 태양광 모듈 및 태양광 어레이를 포함하는 임의의 장치에 적용될 수 있다. The present invention can be applied to any device including a solar cell, a solar module, and a solar array.

상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 것이다.It will be apparent to those skilled in the art that various modifications and variations can be made in the present invention without departing from the spirit or scope of the present invention as defined by the following claims. It will be understood.

SA: 태양광 어레이 M101 내지 M312: 태양광 모듈
ST1 내지 ST3: 스트링 B01 내지 B60: 태양 전지
D1 내지 D6: 바이패스 다이오드 SW1 내지 SW3: 스위치
CW: 크로스 와이어 BD: 블로킹 다이오드
SA: solar array M101 to M312: solar module
ST1 to ST3: strings B01 to B60: solar cell
D1 to D6: Bypass diodes SW1 to SW3:
CW: Crosswire BD: Blocking diode

Claims (15)

직렬로 연결되는 복수의 태양 전지를 포함하는 태양 전지 그룹; 및
상기 태양 전지 그룹의 제1 단에 연결되는 제1 전극 및 상기 태양 전지 그룹의 제2 단에 연결되는 제2 전극을 포함하는 바이패스 다이오드를 포함하며,
상기 태양 전지 그룹 내의 상기 태양 전지의 개수 및 상기 바이패스 다이오드의 개수는 음영에 의한 상기 태양 전지의 출력 손실 및 상기 바이패스 다이오드의 도통 손실의 합을 최소로 하도록 설정되는 것을 특징으로 하는 태양광 모듈.
A solar cell group including a plurality of solar cells connected in series; And
A bypass diode including a first electrode connected to a first end of the solar cell group and a second electrode connected to a second end of the solar cell group,
Wherein the number of the solar cells in the solar cell group and the number of the bypass diodes are set to minimize the sum of the output loss of the solar cell due to shading and the conduction loss of the bypass diode. .
제1항에 있어서, 상기 태양 전지 그룹 내의 상기 태양 전지의 개수 및 상기 바이패스 다이오드의 개수는 수학식 1 및 수학식 2에 의해 결정되고,
상기 수학식 1은
Figure pat00024
이고,
상기 수학식 2는
Figure pat00025
이며,
Figure pat00026
인 것을 특징으로 하는 태양광 모듈.
2. The solar cell according to claim 1, wherein the number of the solar cells and the number of bypass diodes in the solar cell group are determined by Equations (1) and (2)
Equation (1)
Figure pat00024
ego,
Equation (2)
Figure pat00025
Lt;
Figure pat00026
. ≪ / RTI >
제2항에 있어서, 상기 음영에 의한 상기 태양 전지의 출력 손실
Figure pat00027
이고,
상기 바이패스 다이오드 동작에 따른 출력 손실
Figure pat00028
이며,
Figure pat00029
인 것을 특징으로 하는 태양광 모듈.
3. The solar cell according to claim 2, wherein an output loss
Figure pat00027
ego,
The output loss due to the bypass diode operation
Figure pat00028
Lt;
Figure pat00029
. ≪ / RTI >
제3항에 있어서, 상기 태양 전지의 최대 전압
Figure pat00030
이고,
상기 태양광 모듈의 최대 전류
Figure pat00031
이며,
상기 태양광 모듈의 최대 전력
Figure pat00032
이고,
Figure pat00033
인 것을 특징으로 하는 태양광 모듈.
4. The method according to claim 3, wherein the maximum voltage of the solar cell
Figure pat00030
ego,
The maximum current of the solar module
Figure pat00031
Lt;
The maximum power of the solar module
Figure pat00032
ego,
Figure pat00033
. ≪ / RTI >
직렬로 연결되는 복수의 태양 전지를 포함하는 태양 전지 그룹 내의 상기 태양 전지의 개수 및 상기 바이패스 다이오드의 개수를 음영에 의한 상기 태양 전지의 출력 손실 및 상기 바이패스 다이오드의 도통 손실의 합을 최소로 하도록 설정하는 단계;
상기 태양 전지의 개수 및 상기 바이패스 다이오드의 개수에 따라 상기 태양 전지 그룹을 형성하는 단계; 및
상기 태양 전지 그룹의 제1 단에 상기 바이패스 다이오드의 제1 전극을 연결하고, 상기 태양 전지 그룹의 제2 단에 상기 바이패스 다이오드의 제2 전극을 연결하는 단계를 포함하는 태양광 모듈의 제조 방법.
The number of the solar cells in the solar cell group including a plurality of solar cells connected in series and the number of the bypass diodes are set to a minimum value by reducing the sum of the output loss of the solar cell by the shade and the conduction loss of the bypass diode ;
Forming the solar cell group according to the number of the solar cells and the number of the bypass diodes; And
Connecting the first electrode of the bypass diode to the first end of the solar cell group and connecting the second electrode of the bypass diode to the second end of the solar cell group, Way.
제5항에 있어서, 상기 태양 전지 그룹 내의 상기 태양 전지의 개수 및 상기 바이패스 다이오드의 개수는 수학식 1 및 수학식 2에 의해 결정되고,
상기 수학식 1은
Figure pat00034
이고,
상기 수학식 2는
Figure pat00035
이며,
Figure pat00036
인 것을 특징으로 하는 태양광 모듈의 제조 방법.
6. The solar cell module according to claim 5, wherein the number of the solar cells and the number of bypass diodes in the solar cell group are determined by Equations (1) and (2)
Equation (1)
Figure pat00034
ego,
Equation (2)
Figure pat00035
Lt;
Figure pat00036
The method comprising the steps of:
복수의 태양광 모듈들;
제1 방향으로 연장되어 상기 태양광 모듈들을 직렬로 연결하는 복수의 스트링들; 및
상기 태양광 모듈들 사이에 형성되어, 상기 스트링을 음영이 발생한 제1 부분과 상기 음영이 발생하지 않은 제2 부분으로 분리하는 복수의 스위치들을 포함하는 태양광 어레이.
A plurality of solar modules;
A plurality of strings extending in a first direction and connecting the solar modules in series; And
And a plurality of switches formed between the photovoltaic modules, the plurality of switches separating the string into a shaded first portion and a non-shaded second portion.
제7항에 있어서, 상기 스위치를 통해 이웃한 상기 스트링에 연결되는 크로스 와이어를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 태양광 어레이.8. The photovoltaic array of claim 7, further comprising a crosswire connected to the neighboring string through the switch. 제8항에 있어서, 상기 크로스 와이어는 이웃한 상기 스트링들 사이에 배치되며, 상기 제1 방향으로 연장되는 것을 특징으로 하는 태양광 어레이.The photovoltaic array of claim 8, wherein the crosswire is disposed between neighboring strings and extends in the first direction. 제8항에 있어서, 제1 행의 태양광 모듈들의 적어도 일부분 및 제2 행의 태양광 모듈들의 적어도 일부분에 음영이 발생한 경우,
상기 제1 행의 태양광 모듈들에 연결되는 제1 스트링, 상기 제1 스트링에 이웃하는 제1 크로스 와이어 및 상기 제2 행의 태양광 모듈들에 연결되는 제2 스트링은 직렬 경로를 형성하는 것을 특징으로 하는 태양광 어레이.
9. The method of claim 8, wherein when at least a portion of the photovoltaic modules in the first row and at least a portion of the photovoltaic modules in the second row are shadowed,
A first string connected to the solar modules of the first row, a first crossing wire neighboring the first string and a second string connected to the solar modules of the second row form a serial path A solar array characterized by.
제10항에 있어서, 상기 제1 스트링을 제1 부분과 제2 부분으로 분리하는 제1 스위치;
상기 제1 스트링을 상기 제1 크로스 와이어에 연결하는 제2 스위치; 및
상기 제2 스트링을 제1 부분과 제2 부분으로 분리하며, 상기 제2 스트링을 상기 제1 크로스 와이어에 연결하는 제3 스위치를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 태양광 어레이.
11. The apparatus of claim 10, further comprising: a first switch for dividing the first string into a first portion and a second portion;
A second switch connecting the first string to the first crosswire; And
Further comprising a third switch for dividing the second string into a first portion and a second portion and connecting the second string to the first crosswire.
제11항에 있어서, 상기 제2 스트링의 제1 부분에 연결되는 제1 전극 및 상기 제2 스트링의 제2 부분에 연결되는 제2 전극을 가지며, 상기 제3 스위치와 병렬로 연결되는 블로킹 다이오드를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 태양광 어레이.12. The device of claim 11, further comprising: a blocking diode having a first electrode coupled to a first portion of the second string and a second electrode coupled to a second portion of the second string, the blocking diode coupled in parallel with the third switch ≪ / RTI > 복수의 태양광 모듈들, 제1 방향으로 연장되어 상기 태양광 모듈들을 직렬로 연결하는 복수의 스트링들, 상기 태양광 모듈들 사이에 형성되는 복수의 스위치들을 포함하는 태양광 어레이에 있어서,
음영이 발생한 영역을 판단하는 단계; 및
상기 스위치들을 제어하여 상기 스트링을 상기 음영이 발생한 제1 부분과 상기 음영이 발생하지 않은 제2 부분으로 분리하는 단계를 포함하는 태양광 어레이의 제어 방법.
1. A solar array comprising a plurality of solar modules, a plurality of strings extending in a first direction to connect the solar modules in series, and a plurality of switches formed between the solar modules,
Determining an area where the shading occurs; And
And controlling said switches to divide said string into a first portion in which said shadow is generated and a second portion in which said shadow does not occur.
제13항에 있어서, 상기 음영이 발생한 영역을 판단하는 단계는
미리 측정한 데이터를 기초로 계절과 시간에 따른 음영 발생 패턴을 형성하는 단계를 포함하고,
상기 스위치들은 상기 계절과 시간에 따른 음영 발생 패턴에 따라 제어되는 것을 특징으로 하는 태양광 어레이의 제어 방법.
14. The method of claim 13, wherein determining the shadowed region comprises:
And forming a shading pattern in accordance with the season and the time based on the previously measured data,
Wherein the switches are controlled according to the season and the shading patterns according to time.
제13항에 있어서, 상기 음영이 발생한 영역을 판단하는 단계는
실시간으로 상기 태양광 어레이 내의 음영 패턴을 센싱하는 단계를 포함하고,
상기 스위치들은 상기 센싱된 음영 패턴에 따라 실시간으로 제어되는 것을 특징으로 하는 태양광 어레이의 제어 방법.
14. The method of claim 13, wherein determining the shadowed region comprises:
Sensing the shadow pattern in the solar array in real time,
Wherein the switches are controlled in real time according to the sensed shadow pattern.
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