JP2014502791A - 太陽電池モジュール - Google Patents

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Abstract

本発明の太陽電池モジュールは、一側にバスバーが形成された太陽電池パネルと、前記バスバーに連結され、バイパスダイオードが備えられた外部接続用ケーブルと、前記太陽電池パネル及び外部接続用ケーブルが収納される内部空間が形成されたケースとを含む。
【選択図】図1

Description

本発明は、太陽電池モジュールに関するものである。
一般に、エネルギー及び環境問題によって太陽電池に対する関心が高まっており、特に建築物の外壁に使用することができる建物一体型太陽電池モジュール(BIPV)に対する研究が活発に進められている。
太陽電池モジュールは電力を安定的に生産して供給しなければならない前提条件により良好な太陽光の日射条件が優先され、太陽電池モジュールの設置面積確保及び設置の容易性、影の干渉程度、電力幹線との設置性などの条件を満たさなければならない。
前記のような太陽電池モジュールは、生産された電気を外部システムに連結させるためにジャンクションボックスを必要とし、ジャンクションボックスを通じて直列または並列に多数個の太陽電池モジュールと接続される。
しかしながら、従来のジャンクションボックスは太陽電池モジュールと別途に太陽電池モジュールの一側に付着され、これによって、ジャンクションボックスを付着するための組立空間及び組立に必要な部品を必要とするようになって、構造的に不安定な特性を有する問題点が発生する。
また、ジャンクションボックス(junction box)は外部に突出して施工及び取扱が難しく、前記ジャンクションボックスと連結された外部接続用ケーブルは外部環境に直接的に露出して損傷される虞がある。
そして、外部に突出したジャンクションボックスは太陽光発電モジュールの外観を損傷させ、太陽光発電モジュールのスリム化を妨害する。
本発明は、太陽電池モジュールの構造的な安定性を増大させるための太陽電池モジュールを提供することをその目的とする。
一実施形態に従う太陽電池モジュールは、一側にバスバーが形成された太陽電池パネルと、前記バスバーに連結され、バイパスダイオードが備えられた外部接続用ケーブルと、前記太陽電池パネル及び外部接続用ケーブルが収納される内部空間が形成されたケースを含む。
他の実施形態に従う太陽電池モジュールは、多数個の太陽電池セルを含む太陽電池パネル、前記太陽電池セルのうちの1つと接続され、前記太陽電池パネルの上に配置されるバスバー、前記太陽電池パネルを囲み、前記太陽電池パネルを収容し、少なくとも1つのホールが形成されたケース、前記ケースの内側に配置され、前記ホールを通じて外部に露出する外部接続用ケーブル、及び前記ケースの内側に配置され、前記バスバー及び前記外部接続用ケーブルを連結する接続部材を含む。
本発明に従う太陽電池モジュールは、ジャンクションボックスを除去することによって、太陽電池モジュールの構造的な安定性を増大させることができる効果がある。
一方、他の実施形態に従う太陽電池モジュールは、外部接続用ケーブルをケースの内側に挿入し、前記ケースの内側に配置された接続部材を通じて、前記外部接続用ケーブルを前記バスバーと連結させる。
したがって、他の実施形態に従う太陽電池モジュールは、前記外部接続用ケーブルと前記バスバーを連結するためのジャンクションボックス(junction box)などのような端子ボックスが外部に突出しない。
したがって、本発明に従う太陽電池モジュールは、向上した外観を有し、スリムで、かつ簡単な構造を有することができ、外部接続用ケーブルがフレームにより外部環境から保護されるので、モジュールの信頼性が向上する。
本発明の第1実施形態に従う太陽電池モジュールの断面図である。 本発明の第1実施形態に従う太陽電池モジュールに備えられた太陽電池パネルを示す平面図である。 本発明の第2実施形態に従う太陽電池モジュールの断面図である。 本発明の第3実施形態に従う太陽電池モジュールの断面図である。 本発明の第4実施形態に従う太陽電池モジュールを示す分解斜視図である。 本発明の第4実施形態に従う太陽電池モジュールに備えられた太陽電池パネルを示す平面図である。 従来の太陽電池モジュールを示す斜視図である。 本発明の第4実施形態に従う太陽電池モジュールを示す斜視図である。
本発明を説明するに当たって、各パネル、配線、電池、装置、面、またはパターンなどが、各パネル、配線、電池、面、またはパターンなどの“上(on)”に、または“下(under)”に形成されることと記載される場合において、“上(on)”と“下(under)”は、“直接(directly)”または“他の構成要素を介して(indirectly)”形成されるものを全て含む。また、各構成要素の上または下に対する基準は、図面を基準として説明する。図面において、各構成要素のサイズは説明のために誇張することがあり、実際に適用されるサイズを意味するものではない。
図1は、本発明の第1実施形態に従う太陽電池モジュールの断面図である。図2は、本発明の第1実施形態に従う太陽電池モジュールに備えられた太陽電池パネルを示す平面図である。図3は、本発明の第2実施形態に従う太陽電池モジュールの断面図である。図4は、本発明の第3実施形態に従う太陽電池モジュールの断面図である。
図1を参照すると、第1実施形態に従う太陽電池モジュール1は、一側にバスバー160が形成された太陽電池パネル100と、前記バスバー160に連結され、バイパスダイオード300が備えられた外部接続用ケーブル200と、前記太陽電池パネル100及び外部接続用ケーブル200が収納される内部空間が形成されたケース400とを含む。
太陽電池パネル100は太陽光エネルギーを電気エネルギーに変換させて電気を生産する役割をし、多数の太陽電池セルが直列または並列をなして形成される。太陽電池パネル100の一側にはバスバー(bus bar)160が形成され、バスバー160を通じて電気エネルギーが外部に供給される。
より具体的に、図2に示すように、太陽電池パネル100は第1太陽電池セル乃至第4太陽電池セル122、124、126、128から構成され、第1太陽電池セル乃至第4太陽電池セル122、124、126、128は各々多数の太陽電池がグループをなして形成される。
第1太陽電池セル乃至第4太陽電池セル122、124、126、128は別途の線140を通じて直列に連結形成され、第1太陽電池セル122と第4太陽電池セル128には各々バスバー160が連結される。バスバー160は第1太陽電池セル乃至第4太陽電池セル122、124、126、128で変換された電気エネルギーを外部に供給することができる。ここで、第1太陽電池セル乃至第4太陽電池セル122、124、126、128は別途の支持基板120に固定できる。
前記では太陽電池セルが4個で形成されたものを図示したが、これに限定されず、1つまたは2つ以上のセルで形成できることは勿論である。
前記では1つの太陽電池セルに多数の太陽電池がグループをなして形成されたが、これに限定されず、1つの太陽電池セルに1つの太陽電池が形成されることもできる。
前記では多数の太陽電池セルが直列に連結されたが、これに限定されず、並列に形成されることができ、直列及び並列が混合されて使用されることもできる。
前記ではバスバー160が2つで形成されたものを図示したが、これに限定されず、3個以上に形成されることもできる。
図1に戻って、太陽電池パネル100に形成されたバスバー160には外部接続用ケーブル200が連結され、これによって、太陽電池パネル100で生産された電気エネルギーを外部に供給することができる。
外部接続用ケーブル200には太陽電池パネル100で生産された電気エネルギーが一方向に流れることができるようにバイパスダイオード300が備えられ、バイパスダイオード300はバスバー160の間に連結された外部接続用ケーブル200に形成できる。
前記のような太陽電池パネル100とバイパスダイオード300が備えられた外部接続用ケーブル200を同時に収納するために本発明に従うケース400が備えられることができる。
本発明に従うケース400は内部に所定の空間が形成され、前記ケース400の内に形成された所定の空間は第1空間410及び第2空間420に区画されて形成される。このために、ケース400の内部には第1空間410及び第2空間420からなるように隔壁430が形成される。
第1空間410が形成されたケース400は四角枠形状に形成され、太陽電池パネル100の側面を支持することによって、太陽電池パネル100を収納する。
第2空間420にはバイパスダイオード300及び外部接続用ケーブル200が収納される。このために、第2空間420が形成されたケース400は密閉された空間をなす四角ボックス形状に形成できる。
第1空間410と第2空間420とを区画する隔壁430には、太陽電池パネル100に形成されたバスバー160が通過することができるように貫通ホール440が形成できる。
貫通ホール440はバスバー160の個数に対応するように形成されることが好ましく、貫通ホール400はバスバー160が形成された第1太陽電池セル122及び第4太陽電池セル128の上部に形成されることが好ましい。
これによって、第1太陽電池セル122及び第4太陽電池セル128に形成されたバスバー160は両側から中央に延長形成されず、直ちに貫通ホール440を通じて第2空間420に延長できる。
従来にはバスバーが中央に長く形成された後、中央に形成されたホールを通じてジャンクションボックスに連結される。上記のようにバスバーが長くなれば、バスバーの内に抵抗損失が発生して太陽電池の効率が落ちる問題点が発生する。
一方、本発明は従来に比べてバスバーの長さを縮めることによって、抵抗損失を減らすと共に、バスバーのコスト低減効果を有するようになる。
ケース400の第2空間420にはバスバー160と連結される外部接続用ケーブル200とバイパスダイオード300が収納され、外部接続用ケーブル200が第2空間420に引込できるように第2空間420が形成されたケース400の両側には挿入部450が形成できる。
これによって、外部接続用ケーブル200はケース400の両側に形成された挿入部450を通じて第2空間420が引込及び引出され、第2空間420でバスバー160と連結されて太陽電池パネル100で形成された電気エネルギーを外部に供給する。
前記では挿入部450を第2空間420が形成されたケース400の両側に形成したが、これに限定されず、ケース400のどの一側またはケース400の上部に形成できることは勿論である。
上記のように、本発明に従うケース構造は、太陽電池パネルと外部接続用ケーブルを収納できるように形成することによって、ジャンクションボックスを除去して太陽電池モジュールの構造的な安定をなすことができる効果がある。
前記では本発明に従うケースを単純に多数の内部空間を形成する構造で構成したが、これに限定されず、図3及び図4に示すように構成できる。
図3に示すように、第2実施形態に従う太陽電池モジュール2のケース400は、太陽電池パネル100を収納する第1空間410と外部接続用ケーブル200を収納する第2空間420とが形成され、第1空間410と第2空間420とを区画するようにケース400の内部には隔壁430が形成できる。
隔壁430には太陽電池パネル100の一側に形成されたバスバー160が通過するように貫通ホール440が離隔して形成され、第2空間420が形成されたケース400の両側には外部接続用ケーブル200が挿入できるように挿入部450が形成できる。
第2空間420が形成されたケース400の内側には第2空間420に収納された外部接続用ケーブル200を固定するための多数の固定部500が形成できる。固定部500はリングの内部に外部接続用ケーブル200が挟まれるように環状に形成され、このような固定部500は多数個が離隔形成できる。
固定部500は第2空間420が形成されたケース400の内側から突出して形成されることができ、第2空間420に向ける隔壁430の表面から突出して形成できる。これによって、外部接続用ケーブル200は第2空間420の内で安定的に支持できる。
前記では固定部500を使用して外部接続用ケーブル200を第2空間420の内に固定したが、これに限定されず、クリップ、接着テープを使用してケース400の内側に固定させることができる。
第2空間420が形成されたケース400の内側にはバイパスダイオード300を収納するための収納部600がさらに形成できる。このような収納部600は内部に所定の空間が設けられるように多角ボックス形状に形成されることができ、収納部600の両側には外部接続用ケーブル200が通過できるようにホール620がさらに形成できる。
前記では、収納部600が第2空間420が形成されたケース400の内側に形成されたことと図示されたが、これに限定されず、第2空間420の一面をなす隔壁430に形成されることもできる。
また、収納部600の内部にはバイパスダイオード300の温度を収集することができる温度検出センサー700をさらに含むことができる。温度検出センサー700はバイパスダイオード300の温度を収集して太陽電池モジュールの温度を検出することができ、これは太陽光の発電時、故障診断の情報として使用できる。
また、図4に示すように、第3実施形態に従う太陽電池モジュール3のケース400は内部に所定の空間が設けられ、ケース400の内部には第1空間410及び第2空間420に区画されるように隔壁430が形成される。
隔壁430にはバスバー160が通過できるように貫通ホール440が形成され、第2空間420が形成されたケース400の両側には外部接続用ケーブル200が挿入できる挿入部450が形成される。
また、第2空間420が形成されたケース400の内側にはバイパスダイオード300を収納することができる収納部600が形成される。
一方、収納部600の両側には外部接続用ケーブル200が通過できるように連結通路800が形成される。連結通路800は収納部600の両側からケース400の両側に形成された挿入部450と連通するように形成され、これによって収納部600はケース400の外部と連通できる。ここで、連結通路800の直径は外部接続用ケーブル200の直径より若干大きいものが好ましい。
これによって、外部接続用ケーブル200は連結通路800を通じて収納部600に収納されたバイパスダイオード300と連結されることができ、ケース400の内部で安定的に支持できる。また、連結通路800の下部にはバスバー160が通過できるようにホール820がさらに形成できる。
上記のように、本発明に従う太陽電池モジュール3のケース400は太陽電池パネルとバイパスダイオード300が形成された外部接続用ケーブル200を同時に収納すると共に、バイパスダイオード300及びケーブル200を安定的に支持することができるので、太陽電池モジュール3の組立信頼度を高めることができる効果がある。
以下、図5乃至図8を参照して、第4実施形態に従う太陽電池モジュールを詳細に説明する。
図5は、本発明の第4実施形態に従う太陽電池モジュールを示す分解斜視図である。図6は、本発明の第4実施形態に従う太陽電池モジュールに備えられた太陽電池パネルを示す平面図である。図7は、従来の太陽電池モジュールを示す斜視図である。図8は、本発明の第4実施形態に従う太陽電池モジュールを示す斜視図である。
図5乃至図8を参照すると、第4実施形態に従う太陽電池モジュール4は、ケース10、太陽電池パネル20、保護基板30、緩衝シート40、バスバー50、外部接続用ケーブル60、及び接続部材70を含む。
前記ケース10は、前記太陽電池パネル20の外側に配置される。前記ケース10は、前記太陽電池パネル20、前記保護基板30、前記緩衝シート40、及び前記外部接続用ケーブル60を収容する。より詳しくは、前記ケース10は前記太陽電池パネル20の側面を囲む。
前記ケース10は、例えば、金属ケース10でありうる。例えば、前記ケース10は、アルミニウム、ステンレススチール、または鉄などを含むことができる。
前記太陽電池パネル20は、前記ケース10の内側に配置される。前記太陽電池パネル20はプレート形状を有し、多数個の太陽電池21を含む。
前記太陽電池21は、例えば、CIGS系太陽電池、シリコン系列太陽電池、燃料感応系列太陽電池、II−VI族化合物半導体太陽電池、またはIII−V族化合物半導体太陽電池でありうる。
また、前記太陽電池21はガラス基板などのような透明な基板の上に配置できる。
前記太陽電池21はストライプ(stripe)形態に配置できる。また、前記太陽電池21はマトリックス(matrix)形態などの多様な形態に配置できる。
前記保護基板30は、前記太陽電池パネル20の上に配置される。より詳しくは、前記保護基板30は前記太陽電池パネル20に対向して配置される。
前記保護基板30は透明で、かつ高い強度を有する。前記保護基板30に使われる物質の例としては、強化ガラスなどを挙げることができる。
前記緩衝シート40は、前記保護基板30及び前記太陽電池パネル20の間に介される。前記緩衝シート40は、前記太陽電池パネル20を外部の物理的な衝撃から保護する。また、前記緩衝シート40は、前記保護基板30及び前記太陽電池パネル20の間の衝突を防止する。
前記緩衝シート40は、前記太陽電池パネル20に一層多い光が入射されように反射防止機能を遂行することができる。
前記緩衝シート40に使われる物質の例としては、エチレンビニールアセテート樹脂(ethylenevinylacetate resin;EVA resin)などを挙げることができる。
前記保護基板30及び前記緩衝シート40は、前記ケース10の内側に配置される。より詳しくは、前記太陽電池パネル20、前記保護基板30、及び前記緩衝シート40の側面は前記ケース10に挿入されて固定される。
前記バスバー50は、前記太陽電池パネル20の上に配置される。前記バスバー50は前記太陽電池21のうちの2つの上面に接触し、前記太陽電池21と電気的に連結される。
例えば、前記バスバー50は第1バスバー51及び第2バスバー52を含む。
前記第1バスバー51は前記太陽電池21のうちの一端の太陽電池21aの上面と接触し、前記第2バスバー52は前記太陽電池21のうちの他端の太陽電池21bの上面と接触する。
前記バスバー50は導電体であり、前記バスバー50に使われる物質の例としては銅などを挙げることができる。
前記外部接続用ケーブル60は、前記接続部材70及び前記バスバー50を通じて前記太陽電池パネル20と電気的に接続される。即ち、前記外部接続用ケーブル60は、前記太陽電池パネル20から生成された電気エネルギーを整流装置及び/または蓄電装置などに伝達する。
また、前記外部接続用ケーブル60は隣接する太陽電池モジュールと連結できる。即ち、多数個の太陽電池モジュールが互いにケーブルにより連結できる。
前記接続部材70は、前記ケース10の内側に配置される。前記接続部材70は、前記バスバー50及び前記外部接続用ケーブル60を連結する。即ち、前記バスバー50は前記接続部材70の一端に連結され、前記外部接続用ケーブル60は前記接続部材70の他端に連結される。前記接続部材70は導電体及び絶縁体を含み、バイパスダイオード(Bypass Diode)を含むことができる。
前記バスバー50及び前記外部接続用ケーブル60は、前記接続部材70にソルダペーストなどにより接続できる。
前記外部接続用ケーブル60は前記ケース10の内側に挿入され、前記ケース10の内側に配置された前記接続部材70を通じて前記バスバー50と連結される。
したがって、実施形態に従う太陽電池モジュールは、前記外部接続用ケーブル60と前記バスバー50とを連結するためのジャンクションボックス(junction box)などのような端子ボックスを備える必要がない。
したがって、実施形態に従う太陽電池は向上した外観を有し、スリムな構造を有することができ、簡単な構造を有する。
図7は、従来の太陽電池モジュールを示す斜視図である。図示したように、ケース10の外部に接続部材70が形成され、前記接続部材70と連結される外部接続用ケーブル60もケース10の外部に形成されるので、外部環境に直接的に露出する。
したがって、モジュールの取扱が難しく、外観が損傷され、ケーブルが外部環境に露出して信頼性の面で改善の余地がある。
一方、図8に示すように、接続部材70及び外部接続用ケーブル60がケース10の内部に形成されるので、向上した外観を有し、スリムで、かつ簡単な構造を有することができ、外部接続用ケーブル60がケース10により外部環境から保護されるのでモジュールの信頼性が向上する。
前記接続部材70は、前記ケース10の内で前記太陽電池パネル20と平行な位置に形成できる。即ち、前記接続部材70は前記太陽電池パネル20の側面に形成されてバスバー50を通じて電気的に連結できる。
そして、前記接続部材70は前記太陽電池パネル20の下に形成されることもできる。即ち、前記太陽電池パネル20とケース10との間のエアーギャップ(air gap)の間に形成されることもできる。そして、前記ケース10の下面にも保護基板が形成できる。
また、前記外部接続用ケーブル60はホール65を通じて外部のシステムと電気的に連結できる。
そして、モジュールの形態及び構造によって接続部材70は複数個形成されることもできる。
以上、本発明を好ましい実施形態をもとに説明したが、これは単なる例示であり、本発明を限定するものでなく、本発明が属する分野の通常の知識を有する者であれば、本発明の本質的な特性を逸脱しない範囲内で、以上に例示していない多様な変形及び応用が可能であることが分かる。例えば、実施形態に具体的に表れた各構成要素は変形して実施することができ、このような変形及び応用にかかわる差異点も、特許請求の範囲で規定する本発明の範囲に含まれるものと解釈されるべきである。

Claims (21)

  1. 多数の太陽電池セルからなり、一側にバスバーが形成された太陽電池パネルと、
    前記バスバーに連結された外部接続用ケーブルと、
    前記太陽電池パネル及び外部接続用ケーブルが収納される空間が形成されたケースと、
    を含むことを特徴とする、太陽電池モジュール。
  2. 前記ケースは太陽電池パネルが収納される第1空間と外部接続用ケーブルが収納される第2空間とで形成され、前記第1空間及び第2空間を区画するようにケースの内部には隔壁が形成されることを特徴とする、請求項1に記載の太陽電池モジュール。
  3. 前記隔壁にはバスバーが通過される貫通ホールが形成されたことを特徴とする、請求項2に記載の太陽電池モジュール。
  4. 前記貫通ホールは、バスバーが形成された太陽電池セルに対応する位置に形成されることを特徴とする、請求項3に記載の太陽電池モジュール。
  5. 前記第2空間が形成されたケースの一側には外部接続用ケーブルが挿入される挿入部が形成されたことを特徴とする、請求項2に記載の太陽電池モジュール。
  6. 前記第2空間が形成されたケースの内側には外部接続用ケーブルを固定させる固定部が形成されたことを特徴とする、請求項2に記載の太陽電池モジュール。
  7. 前記固定部は環状に形成され、多数個が離隔設置されたことを特徴とする、請求項6に記載の太陽電池モジュール。
  8. 前記外部接続用ケーブルにはバイパスダイオードがさらに備えられることを特徴とする、請求項2に記載の太陽電池モジュール。
  9. 前記第2空間が形成されたケースの内側にはバイパスダイオードを収納するための収納部が形成されたことを特徴とする、請求項7に記載の太陽電池モジュール。
  10. 前記収納部にはバイパスダイオードの温度を測定する温度検出センサーが備えられたことを特徴とする、請求項9に記載の太陽電池モジュール。
  11. 前記収納部の両側にはケースの外部と連通される連結通路が形成されたことを特徴とする、請求項9に記載の太陽電池モジュール。
  12. 前記連結通路の下部には隔壁に形成された貫通ホールと対応するホールがさらに形成されたことを特徴とする、請求項11に記載の太陽電池モジュール。
  13. 前記第1空間が形成されたケースは四角枠形状に形成され、第2空間が形成されたケースは密閉された空間が形成された四角ボックス形状に形成されることを特徴とする、請求項2に記載の太陽電池モジュール。
  14. 前記バスバーは多数個が備えられ、多数のバスバーの間に連結された外部接続用ケーブルにバイパスダイオードが連結されたことを特徴とする、請求項1に記載の太陽電池モジュール。
  15. 多数個の太陽電池セルを含む太陽電池パネルと、
    前記太陽電池セルのうちの1つと接続され、前記太陽電池パネルの上に配置されるバスバーと、
    前記太陽電池パネルを収容し、少なくとも1つのホールが形成されたケースと、
    前記ケースの内側に配置され、前記ホールを通じて外部に露出する外部接続用ケーブルと、
    前記ケースの内側に配置され、前記バスバー及び前記外部接続用ケーブルを連結する接続部材と、
    を含むことを特徴とする、太陽電池モジュール。
  16. 前記接続部材は、前記太陽電池パネルの側面に形成されることを特徴とする、請求項15に記載の太陽電池モジュール。
  17. 前記接続部材は、前記ケースの内部のエアーギャップに形成されることを特徴とする、請求項15に記載の太陽電池モジュール。
  18. 前記ケースの下面に形成される強化ガラスを含むことを特徴とする、請求項15に記載の太陽電池モジュール。
  19. 前記接続部材は、複数個が形成されることを特徴とする、請求項15に記載の太陽電池モジュール。
  20. 前記接続部材は、バイパスダイオードを含むことを特徴とする、請求項15に記載の太陽電池モジュール。
  21. 前記ケースは、アルミニウム、ステンレススチール、または鉄のうち、少なくとも1つを含むことを特徴とする、請求項15に記載の太陽電池モジュール。
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