KR100735101B1 - 단자박스가 일체화된 발코니형 태양전지모듈 - Google Patents

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KR100735101B1
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강기환
유권종
이길송
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한국에너지기술연구원
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Abstract

본 발명은 단자박스가 일체화된 발코니형 태양전지모듈에 관한 것으로서, 특히 태양전지모듈에 있어서; 사각판 형태로 형성되고, 태양광을 투과하는 투과형 컬러 강화유리와; 상기 투과형 컬러 강화유리와 동일한 크기로 사각판 형태로 형성되고, 습기 침투 및 내구성 확보를 위해 상기 투과형 컬러 강화유리의 상면에 부착되는 제1 EVA 시트와; 상기 제1 EVA 시트의 상면에 일정 형태로 부착되는 복수의 태양전지와; 상기 각각의 태양전지를 직렬로 연결하여 각각의 태양전지로부터 발생되는 전기를 전달하는 패턴과; 상기 태양전지 및 패턴 상면에 부착되는 제2 EVA 시트; 및 사각판 형태로 형성되고, 태양광을 투과하도록 상기 제2 EVA 시트의 상면에 부착되는 투과형 저철분 강화유리를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기와 같은 본 발명에 따르면 건물의 발코니 또는 울타리에 일체형으로 적용이 가능한 투과형 칼라 태양전지모듈과 일체화된 매입형 단자 박스를 제공하여 태양에너지를 이용하여 건물 자체에서 사용하는 전력의 일부를 생산할 수 있다.
태양전지, 모듈, 발코니, 투과형, 단자 박스, 일체

Description

단자박스가 일체화된 발코니형 태양전지모듈{Solar battery module for balcony}
도 1은 본 발명에 따른 단자박스가 일체화된 발코니형 태양전지모듈의 구성을 나타낸 평면도,
도 2는 본 발명에 따른 단자박스가 일체화된 발코니형 태양전지모듈의 구성을 나타낸 부분 분해 사시도,
도 3은 본 발명에 따른 단자박스가 일체화된 발코니형 태양전지모듈의 단자 박스의 구성을 나타낸 사시도,
도 4는 본 발명에 따른 단자박스가 일체화된 발코니형 태양전지모듈의 단자 박스가 결합된 모습을 나타낸 설명도,
도 5는 본 발명에 따른 단자박스가 일체화된 발코니형 태양전지모듈의 측단면도,
도 6은 본 발명에 따른 단자박스가 일체화된 발코니형 태양전지모듈이 프레임에 설치된 모습을 나타낸 사용 상태도.
<도면의 주요 부분에 관한 부호의 설명>
101 : 프레임 110 : 투과형 컬러 강화유리
120, 140 : 제1, 2 EVA 시트 130 : 태양전지
140 : 패턴 160 : 투과형 저철분 강화유리
170 : 단자 박스 171 : 몸체
173 : 고정판 175 : 전선
176 : 바이패스 다이오드
본 발명은 단자박스가 일체화된 발코니형 태양전지모듈에 관한 것으로서, 상세하게는 건물의 발코니 또는 울타리에 일체형으로 적용이 가능한 투과형 칼라 태양전지모듈과 일체화된 매입형 단자 박스를 제공하여 태양에너지를 이용하여 건물 자체에서 사용하는 전력의 일부를 생산할 수 있도록 하는 단자박스가 일체화된 발코니형 태양전지모듈에 관한 것이다.
잘 알려져 있듯이 태양광 발전을 하기 위해 구비되는 태양전지모듈은 태양으로부터 광을 가급적 많이 받아 전기로 변환하는 것을 주목적으로 하며, 이를 위해 다양한 모듈의 특성을 가지는 태양전지모듈이 개발되어 왔다.
이렇게 태양전지모듈 자체적인 개발도 물론 중요하지만 태양전지모듈을 지지하는 거치대 역시 같은 기회에서 많은 태양광을 받기 위한 목적을 달성하기 위해 간과해서는 아니될 구성요소이다. 알려진 바에 의하면, 소규모 가정용으로부터 대규모 발전용에까지 모듈을 위한 거치대가 없이는 모듈의 적절하고 안전한 거치는 물론이고 태양광을 통한 전기발생에 대한 최적화를 이룰 수가 없으며, 거치대 설치 비용은 태양광 발전 시설 기계설비 원가의 10 내지 20%까지 영향을 주고 있는 만큼 중요한 요소로 자리매김하고 있다.
기존의 상용화된 일반적인 태양전지모듈은 불투명하며, 단자 박스가 태양전지모듈 후면에 위치하고 있고, 4면에 고정프레임이 일체화되어 있어, 별도의 지지 구조물을 설치한 후 그 위에 태양전지모듈을 위치시킨 후 고정 시켜야 한다.
따라서, 불투명한 태양전지모듈은 채광성이 확보되지 않아 건물 내부의 실내환경의 일사 조건 등 시각적인 장애를 유발할 수 있어, 건축환경적 측면에서 발코니 용도로 부적합하고, 후면에 위치한 단자 박스에서 전선의 결선이 이루어져야 하므로 생활공간에 전선이 노출되는 등 안정성이 확보되지 않아 기존 상용화된 일반적인 태양전지모듈은 건물의 발코니 용도로 적용하기에는 많은 문제점을 내포하고 있다.
또한, 종래의 태양전지모듈은 지상 또는 건축물 옥상 등 발전을 위한 용도로는 적합하지만, 건물 발코니에 설치하기 위해서는 건축적 환경성 및 전기적 안전성 때문에 설치, 적용이 불가능하다. 즉, 건물의 발코니에 종래의 태양전지모듈을 설치 할 경우 태양전지모듈이 불투명하여 실내 환경적 측면에서 부적합하며, 태양전지모듈 후면의 단자 박스 및 노출형 결선방법 등은 전기적 안전성이 문제되어 사람이 직접 생활하는 공간에서는 적용이 불가능하다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 건물의 발코니 또는 울타리에 일체형으로 적용이 가능한 투과형 칼라 태양전지모듈과 일체화된 매입형 단자 박스를 제공하여 태양에너지를 이용하여 건물 자체에서 사용하는 전력의 일부를 생산할 수 있도록 하는 단자박스가 일체화된 발코니형 태양전지모듈을 제공하는데 그 목적이 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징은,
태양전지모듈에 있어서; 사각판 형태로 형성되고, 태양광을 투과하는 투과형 컬러 강화유리와; 상기 투과형 컬러 강화유리와 동일한 크기로 사각판 형태로 형성되고, 습기 침투 및 내구성 확보를 위해 상기 투과형 컬러 강화유리의 상면에 부착되는 제1 EVA 시트와; 상기 제1 EVA 시트의 상면에 일정 형태로 부착되는 복수의 태양전지와; 상기 각각의 태양전지를 직렬로 연결하여 각각의 태양전지로부터 발생되는 전기를 전달하는 패턴과; 상기 태양전지 및 패턴 상면에 부착되는 제2 EVA 시트; 및 사각판 형태로 형성되고, 태양광을 투과하도록 상기 제2 EVA 시트의 상면에 부착되는 투과형 저철분 강화유리를 포함하는 것을 특징으로 한다.
여기에서, 상기 단자박스가 일체화된 발코니형 태양전지모듈은 그 측면에 부착되되, 상기 패턴과 전기적으로 연결되는 단자 박스가 더 구비된다.
여기에서 또한, 상기 단자 박스는 내부가 빈 원통형으로 형성되고, 일측이 길이 방향으로 절개부가 형성되고, 타측에 길이 방향으로 절첩부가 형성되어 절개부 및 절첩부에 의해 개폐가 가능하도록 형성되고, 양단에 고정턱이 형성되는 몸체와; 상기 몸체의 절개부에서 수평하게 연장 형성되어 상기 제1 EVA 시트와 상기 패턴 사이에 삽입되어 상기 몸체를 고정시키며, 상면에 상기 패턴이 안착되는 복수의 안착홈이 형성되는 고정판; 및 상기 몸체를 관통하되, 복수의 바이패스 다이오드가 전기적으로 연결되어 상기 몸체 내부에 위치하고, 상기 패턴과 전기적으로 접속되며, 상기 몸체의 고정턱에 의해 고정되는 전선을 포함한다.
여기에서 또, 상기 고정턱에는 일측에 체결 돌기가 돌출 형성되고, 타측에 체결홈이 형성되어 상기 몸체가 고정된다.
여기에서 또, 단자 박스는 상기 태양전지모듈을 지지하는 프레임의 내부에 매입된다.
이하, 본 발명에 따른 단자박스가 일체화된 발코니형 태양전지모듈의 구성을 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.
하기에서 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략할 것이다. 그리고 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
도 1은 본 발명에 따른 단자박스가 일체화된 발코니형 태양전지모듈의 구성을 나타낸 평면도이고, 도 2는 본 발명에 따른 단자박스가 일체화된 발코니형 태양전지모듈의 구성을 나타낸 부분 분해 사시도이며, 도 3은 본 발명에 따른 단자박스가 일체화된 발코니형 태양전지모듈의 단자 박스의 구성을 나타낸 사시도이며, 도 4는 본 발명에 따른 단자박스가 일체화된 발코니형 태양전지모듈의 단자 박스가 결 합된 모습을 나타낸 설명도이고, 도 5는 본 발명에 따른 단자박스가 일체화된 발코니형 태양전지모듈의 측단면도이며, 도 6은 본 발명에 따른 단자박스가 일체화된 발코니형 태양전지모듈이 프레임에 설치된 모습을 나타낸 사용 상태도이다.
도 1 내지 도 6을 참조하면, 본 발명에 따른 단자박스가 일체화된 발코니형 태양전지모듈(100)은, 투과형 컬러 강화유리(110)와, 제1 EVA 시트(120)와, 태양전지(130)와, 패턴(140)과, 제2 EVA 시트(150)와, 투과형 저철분 강화유리(160)와, 단자 박스(170)로 구성된다.
먼저, 투과형 컬러 강화유리(110)는 사각판 형태로 형성되고, 태양광을 투과한다. 여기에서, 컬러는 선택에 따라 자유로운 변경이 가능하다.
그리고, 제1 EVA 시트(120)는 투과형 컬러 강화유리(110)와 동일한 크기로 사각판 형태로 형성되고, 습기와 같은 외부 환경으로부터 보호 및 내구성 확보를 위해 투과형 컬러 강화유리(110)의 상면에 부착된다. 여기에서, EVA 시트는 에틸렌 비닐 아세트산 수지계 시트이다.
또한, 태양전지(130)는 제1 EVA 시트(120)의 상면에 일정 형태로 각각 부착된다.
또, 패턴(140)은 각각의 태양전지(130)를 직렬로 연결하여 각각의 태양전지(130)로부터 발생되는 전기를 전달한다. 여기에서, 패턴(140)은 하기에서 설명할 단자 박스(170)의 전선(175)과 전기적으로 접속된다.
한편, 제2 EVA 시트(150)는 태양전지(130) 및 패턴(140) 상면에 부착된다.
그리고, 투과형 저철분 강화유리(160)는 사각판 형태로 형성되고, 태양광을 투과하도록 제2 EVA 시트(150)의 상면에 부착된다. 여기에서, 저철분 강화유리를 사용하는 이유는 저철분 강화유리가 태양빛의 투과율이 가장 높기 때문이다.
또한, 단자 박스(170)는 몸체(171)와, 고정판(173)과, 전선(175)으로 구성된다. 여기에서, 단자 박스(170)는 태양전지모듈(100)을 지지하는 프레임(101)의 내부에 매입된다.
몸체(171)는 내부가 빈 원통형으로 형성되고, 일측이 길이 방향으로 절개부(171-1)가 형성되고, 타측에 길이 방향으로 절첩부(171-2)가 형성되어 절개부(171-1) 및 절첩부(171-2)에 의해 개폐가 가능하도록 형성되고, 양단에 고정턱(171-3)이 형성된다. 여기에서, 고정턱(171-3)에는 일측에 체결 돌기(171-4)가 돌출 형성되고, 타측에 체결홈(171-5)이 형성되어 몸체(171)가 고정된다.
고정판(173)은 몸체(171)의 절개부(171-1)에서 수평하게 연장 형성되어 제1 EVA 시트(120)와 패턴(140) 사이에 삽입되어 몸체(171)를 고정시키며, 상면에 패턴(140)이 안착되는 복수의 안착홈(173-1)이 형성된다.
전선(175)은 몸체(171)를 관통하되, 복수의 바이패스 다이오드(176)가 전기적으로 연결되어 몸체(171) 내부에 위치하고, 패턴(140)과 전기적으로 접속되며, 몸체(171)의 고정턱(171-3)에 의해 고정된다.
이하, 본 발명에 따른 단자박스가 일체화된 발코니형 태양전지모듈의 제작 과정 및 작용을 도 1 내지 도 6을 참조하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.
먼저, 투과형 컬러 강화유리(110)의 상면에 제1 EVA 시트(120)를 라미네이션에에 의해 부착하고, 제1 EVA 시트(120)의 상면에 태양전지(130)를 일정 형태로 각 각 부착시킨다. 이때, 태양전지(130)는 일렬 형태를 이루도록 서로 이웃하여 일정 길이로 부착되도록 하고, 다시 다음단에 상기와 같은 방식으로 부착하여 다수개의 열을 부착한다.
그리고, 태양전지(130)의 상면에 패턴(140)을 부착하는 데, 패턴(140)은 두 라인이 한조를 이뤄 각각 태양전지(130)의 상하부에 부착되고, 각각의 열에 한조씩 부착된 후 이들이 구성 방식에 따라 직병렬 연결된다.
또한, 패턴(140)의 일끝단은 외부로 노출시키며, 단자 박스(170)의 고정판(173)을 제1 EVA 시트(120)와 패턴(140) 사이에 삽입시킨다.
그런 다음, 제2 EVA 시트(150)를 태양전지(130) 및 패턴(140) 상면에 부착시키고, 다시 투과형 저철분 강화유리(160)를 제2 EVA 시트(150)의 상면에 부착시킨다.
그리고, 단자 박스(170)의 전선(175)을 외부로 노출된 패턴(140)과 전기적으로 접속시키는 데, 이때, 전선(175)에는 바이패스 다이오드(176)가 결선된 상태이다. 즉, 두 개의 바이패스 다이오드(176)가 직렬 연결되고, 바이패스 다이오드(176)와 바이패스 다이오드(176) 사이에 패턴(140)이 연결되고, 전선(175)과 바이패스 다이오드(176) 사이에 패턴(140)이 각각 연결된다.
전선(175)과 패턴(140)의 결선이 완료되면 전선(175)을 단자 박스(170)의 몸체(171)의 고정턱(171-3)에 고정시킨 후 몸체(171)를 닫는다. 이때, 몸체(171)의 고정턱(171-3)에 형성된 체결 돌기(171-4)가 체결홈(171-5)에 삽입되어 몸체(171)가 닫힌 상태를 유지한다.
상기와 같이 단자박스가 일체화된 발코니형 태양전지모듈(100)의 제작이 완료되면 이를 프레임(101)에 고정시키는 데, 단자 박스(170)가 일체형으로 형성되어 있기 때문에 프레임(101)의 측면에 매입되어 외관상 노출되지 않게 된다.
따라서, 투명한 투광 유리 및 EVA 시트로 인해 태양빛이 태양전지로 많이 투과되기 때문에 그 효율이 높고, 투명한 재질로 인해 심미감을 줄 수 있다.
또한, 강화유리 및 EVA 시트로 인해 외부 환경으로부터 태양전지를 보호하고, 습기의 침투를 방지하여 내구성 확보가 가능하며, 후면 유리 컬러를 선택적으로 변화할 수 있기 때문에 건축환경적 측면을 고려하여 설계할 수 있다.
상기와 같이 구성되는 본 발명인 단자박스가 일체화된 발코니형 태양전지모듈에 따르면, 주택 및 건물의 발코니 또는 울타리 등에 설치, 적용이 가능하도록 한 것으로 기존의 지상형 태양광발전시스템의 개념에서 건축 자재를 겸한 태양전지모듈 및 건축물 적용 설치 기술을 제시함으로써, 설치단가의 절감과 고유가 및 기후변화협약 대응 방안으로 추진되고 있는 태양광 주택보급사업 및 공공건물 의무화 사업 등 태양광 보급사업 활성화에 많은 기여를 할 수 있는 효과가 있다.
본 발명은 다양하게 변형될 수 있고 여러 가지 형태를 취할 수 있으며 상기 발명의 상세한 설명에서는 그에 따른 특별한 실시 예에 대해서만 기술하였다. 하지만 본 발명은 상세한 설명에서 언급되는 특별한 형태로 한정되는 것이 아닌 것으로 이해되어야 하며, 오히려 첨부된 청구범위에 의해 정의되는 본 발명의 정신과 범위 내에 있는 모든 변형물과 균등물 및 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

Claims (5)

  1. 삭제
  2. 삭제
  3. 사각판 형태로 형성되고, 태양광을 투과하는 투과형 컬러 강화유리와; 상기 투과형 컬러 강화유리와 동일한 크기로 사각판 형태로 형성되고, 습기 침투 및 내구성 확보를 위해 상기 투과형 컬러 강화유리의 상면에 부착되는 제1 EVA 시트와; 상기 제1 EVA 시트의 상면에 일정 형태로 부착되는 복수의 태양전지와; 상기 각각의 태양전지를 직렬로 연결하여 각각의 태양전지로부터 발생되는 전기를 전달하는 패턴과; 상기 태양전지 및 패턴 상면에 부착되는 제2 EVA 시트; 및 사각판 형태로 형성되고, 태양광을 투과하도록 상기 제2 EVA 시트의 상면에 부착되는 투과형 저철분 강화유리와; 측면에 부착되되, 상기 패턴과 전기적으로 연결되는 단자 박스를 포함하는 단자박스가 일체화된 발코니형 태양전지모듈에 있어서,
    상기 단자 박스는,
    내부가 빈 원통형으로 형성되고, 일측이 길이 방향으로 절개부가 형성되고, 타측에 길이 방향으로 절첩부가 형성되어 절개부 및 절첩부에 의해 개폐가 가능하도록 형성되고, 양단에 고정턱이 형성되는 몸체와;
    상기 몸체의 절개부에서 수평하게 연장 형성되어 상기 제1 EVA 시트와 상기 패턴 사이에 삽입되어 상기 몸체를 고정시키며, 상면에 상기 패턴이 안착되는 복수의 안착홈이 형성되는 고정판; 및
    상기 몸체를 관통하되, 복수의 바이패스 다이오드가 전기적으로 연결되어 상기 몸체 내부에 위치하고, 상기 패턴과 전기적으로 접속되며, 상기 몸체의 고정턱에 의해 고정되는 전선을 포함하는 것을 특징으로 하는 단자박스가 일체화된 발코니형 태양전지모듈.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 고정턱에는,
    일측에 체결 돌기가 돌출 형성되고, 타측에 체결홈이 형성되어 상기 몸체가 고정되도록 하는 것을 특징으로 하는 단자박스가 일체화된 발코니형 태양전지모듈.
  5. 제 3 항 또는 제 4 항에 있어서,
    상기 단자 박스는,
    상기 태양전지모듈을 지지하는 프레임의 내부에 매입되는 것을 특징으로 하는 단자박스가 일체화된 발코니형 태양전지모듈.
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