KR100907924B1 - 태양전지 타일 및 태양전지 구조물 - Google Patents

Abstract

태양전지 타일을 개시한다. 태양전지 타일은 복수의 태양전지 셀들; 복수의 태양전지 셀들을 직렬로 연결하기 위한 내부 버스들; 태양전지 셀들의 직렬 연결의 포지티브 전극과 네가티브 전극을 외부로 연결하기 위한 한 쌍의 버스 바들; 서로 대향되게 배치되고 한 쌍의 버스 바들의 양단에 각각 연결된 제1소켓 및 제2소켓; 및 상기 제1 및 제2소켓들의 플러그 삽입공을 제외하고 나머지 구성요소들을 일체로 밀봉한 강화 투명 수지물로 구성되고, 강화 투명 수지물의 상면은 중앙부가 볼록하고 변을 따라 모서리에서 멀어질수록 볼록하게 하여 변과 중앙부 사이에서 형성된 곡부를 따라 모서리 방향으로 우수 등이 흘러내리도록 배수경사를 가진 것을 특징으로 한다. 따라서 강화 투명 수지물로 일체로 밀봉함으로써 방습, 방진, 내충격성이 우수하고 광투과율이 우수하며, 상면을 중앙부와 변 사이에 곡부가 형성되도록 배수경사를 형성하여 변에 형성된 제1 및 제2소켓에 빗물이 흘러드는 것을 방지할 수 있다.

Description

태양전지 타일 및 태양전지 구조물{Solar Cell Tile and Solar Cell Structure using thereof}

본 발명은 태양전지 타일 및 이를 이용한 태양전지 구조물에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 건축물의 지붕이나 외벽에 복수개가 연결 설치되어 태양광을 전기 에너지로 변환하기 위한 태양전지 타일 및 태양전지 구조물에 관한 것이다.

일반적으로 태양전지판은 복수의 태양전지 셀들을 직렬로 연결하여 원하는 전압과 전류를 출력한다. 이와 같은 태양전지판은 태양광을 수광하기 위하여 통상 실외에 설치되므로 외부환경, 즉 열, 습기, 충격 등에 노출되게 된다. 태양전지판의 각 셀들은 반도체 재료로 만들어지기 때문에 특히 흡기에 노출될 경우 전기적 특성이 열하되고 외부 충격이나 열 응력에 의해 발생되는 크랙에 의해 전기적 특성이 떨어지거나 심하면 파손될 우려가 있다.

따라서 태양전지판 생산자 입장에서는 이와 같은 외부 환경으로부터 영향을 차단하기 위한 여러 가지 보호방안, 예컨대 실리콘 실링, 강화 플라스틱 용기내부에 장착 등을 고려하지 않을 수 없다. 이와 같은 이유로 태양전지판의 설치시 전문가의 시공이 필연적으로 요구되므로 코스트가 상승되고 널리 보편적으로 보급되 지 못하고 있는 실정이다.

그러므로 일반 소비자들이 쉽게 구해서 본인이 원하는 태양에너지를 이용하는 시설이나 장치 등을 구성할 수 있는 태양전지판의 출현이 요구되고 있다.

상기 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은 누구나 쉽게 조립이 가능한 태양전지 타일 및 태양전지 구조물을 제공하는 데 있다.

본 발명의 다른 목적은 외부 환경과 완전히 차단되어 완전 방수가 가능하고 외부 충격에 대해서 매우 강한 구조를 가진 태양전지 타일 및 태양전지 구조물을 제공하는 데 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 외관이 미려하여 주변 조형물들과 잘 조화될 수 있는 태양전지 타일 및 태양전지 구조물을 제공하는 데 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 태양전지 타일은 복수의 태양전지 셀들과, 복수의 태양전지 셀들을 직렬로 연결하기 위한 내부 버스들과, 태양전지 셀들의 직렬연결의 포지티브 전극과 네가티브 전극을 외부로 연결하기 위한 한 쌍의 버스 바들과, 서로 대향되게 배치되고 한 쌍의 버스 바들의 양단에 각각 연결된 제1소켓 및 제2소켓과, 제1 및 제2소켓들의 플러그 삽입공을 제외하고 나머지 구성요소들을 일체로 밀봉한 강화 투명 수지물 사각판체로 구성된다. 강화 투명 수지물 사각판체의 상면은 중앙부가 볼록하고 변을 따라 모서리에서 멀어질수록 볼록하게 하여 변과 중앙부 사이에서 형성된 곡부를 따라 모서리 방향으로 우수나 먼지 등이 흘러내리도록 배수경사를 가진다. 제1 및 제2소켓들은 상기 강화 투명 수지물 사각판체의 서로 대향하는 측면들의 중앙 위치에 각각 배치되어 상기 각 플러그 삽입공들이 상기 강화 투명 수지물 사각판체의 측면으로 오픈되고, 한 쌍의 버스 바들은 제1 소켓으로부터 제2 소켓 사이에서 변을 따라 굴곡되게 형성된다.
이러한 구조는 테양전지 셀들을 직렬로 연결하는 내부버스의 종단과 버스 바의 전기적 연결 경로를 최단거리로 유지할 수 있게 한다.
본 발명에서 강화 투명 수지물 사각판체은 Lucite 사의 MMA(Methylmethacrylate)로 구성한다.
본 발명의 태양전지 구조물은 프레임과 프레임 상에 격자 구조로 설치되는 복수의 태양전지 타일들과 복수의 태양전지 타일들의 각 행의 처음에 배치되는 타일의 제1소켓에 삽입되는 플러그가 일단에 형성된 적어도 하나 이상의 코드들과, 복수의 태양전지 타일들 중 각 행의 중간에 배치되는 타일의 제1소켓과 선행 배치된 타일의 제2소켓에 삽입되는 복수의 타일 연결용 플러그들과, 복수의 태양전지 타일들의 각 행의 마지막에 연결된 타일의 제2소켓에 삽입되는 적어도 하나 이상의 보호캡들을 구비하여 복수의 태양전지 타일들을 병렬로 연결한다.

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본 발명의 일 실시예에 따른 태양전지 타일은 강화 투명 수지물로 일체로 밀봉함으로써 방습, 방진, 내충격성이 우수하고 광투과율이 우수하며, 상면을 중앙부와 변 사이에 곡부가 형성되도록 배수경사를 형성하여 변에 형성된 제1 및 제2소켓에 빗물이 흘러드는 것을 방지할 수 있다.

또한, 강화 투명 수지물로 밀봉된 타일 형태로 제공되므로 방수 등의 전문 시공 작업의 필요 없이 일반 소비자들이 원하는 출력특성에 맞추어 태양에너지 시스템을 손쉽게 구성할 수 있다.

또한 강화 투명 수지물의 상면에 형성된 경사구조는 인접 타일들과 결합되어 십자형 꽃잎 모양을 형성하므로 외관상 매우 아름답게 보이게 된다.

이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 실시예들에 따른 반도체 장치의 제조 방법에 대하여 상세하게 설명하지만, 본 발명이 하기의 실시예들에 제한되는 것은 아니며, 해당 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양한 다른 형태로 구현할 수 있을 것이다.

도 1은 본 발명에 의한 버스 승강장의 지붕 형상의 태양전지 구조물(10)의 일 실시예를 나타낸다. 도 2는 본 발명에 의한 코드(20a~20c)를 나타내고 도 3은 본 발명에 의한 연결용 플러그(22)를 나타내고, 도 4는 보호캡(24)을 나타낸다.

도면을 참조하면 기둥(12)에 의해 지지되는 지붕 프레임(14) 상에 복수의 태양전지 타일들(16)이 격자 구조로 배치되어 나사로 고정된다. 첫 번째 행의 맨 처음 타일(16)은 코드(20a)에 의해 미도시된 배터리 충방전 회로박스에 연결된다. 동일 행에서 타일(16)과 타일(16) 사이는 연결용 플러그(22)에 의해 상호 전기적으로 연결된다. 행과 행 사이는 코드(20b, 20c)에 의해 각각 연결된다. 마지막 행의 마지막 타일의 미연결된 소켓에는 보호캡(24)이 삽입되어 소켓 내부의 전극이 외부로 노출되는 것을 방지한다. 타일(16)은 네 모서리 부근에 형성된 결착구를 통하여 프레임(14)에 나사 결합된다.

도 5는 본 발명에 의한 태양전지 타일(16)의 바람직한 일 실시예의 사시도를 나타낸다. 도 6은 도 5의 평면도이고 도 7은 도 5의 A-A선 단면도이고, 도 8은 도 5의 저면도이다.

도면을 참조하면, 태양전지 타일(16)은 복수의 태양전지 셀들(30)과 복수의 태양전지 셀들을 직렬로 연결하기 위한 내부 버스들(32)과, 태양전지 셀들(30)의 직렬연결의 포지티브 전극과 네가티브 전극을 외부로 연결하기 위한 한 쌍의 버스 바들(34, 36)과, 서로 대향되게 배치되고 한 쌍의 버스 바들(34, 36)의 양단에 각각 연결된 제1소켓(38) 및 제2소켓(40)과 제1 및 제2소켓들(38, 40)의 플러그 삽입공을 제외하고 나머지 구성요소들을 일체로 밀봉한 강화 투명 수지물 사각판체(42)로 구성된다.

태양전지 셀들은 (30) 4 × 8 단위 셀들 총 32개의 단위 셀들을 내부 버스(32)에 의해 직렬로 연결한다. 따라서 개로전압은 단위 셀당 0.609V × 32 = 19.5V를 유지하며 전체적으로 대략 10W의 전력을 생산한다.

태양전지 셀들(30)은 은박의 내부 버스선(32)에 의해 직렬로 연결된다.

직렬 연결의 일단은 버스 바(34)에 납땜에 의해 연결되고 타단은 버스 바(36)에 직렬로 연결된다.

버스 바(34, 36)는 금속 도선으로 각 일단은 제1소켓(38)의 양 단자들에 각각 연결되고, 각 타단은 제2소켓(40)의 양 단자들에 각각 연결된다. 버스 바(34, 36)는 제1 및 제2소켓(38, 40) 사이의 직선거리로 배치되는 것이 아니라 태양전지 셀들의 외곽 엣지를 따라 굴곡되게 배치된다. 이러한 배치는 태양전지의 내부 버스선의 양 종단과 버스 바의 연결시 태양전지 셀들의 외부로 인출되는 내부 버스 선 의 길이를 짧게 할 수 있다.

소켓들(38, 40)들은 삽입공 내부에 두개의 전극들이 평행하게 배치되고 이 삽입공에 코드(20a~20c)의 종단 플러그, 연결용 플러그(22) 또는 플러그 형상의 보호캡(24)이 억지 끼움식으로 꼭 끼게 삽입된다. 플러그 모양의 외연부에는 방수를 위한 3개의 돌기들이 형성되어 소켓 내부의 전극들이 외부와 차단되게 한다.

이들 구성요소들은 모두 일체로 강화 투명 수지물 사각판체(42)로 봉입되어 외부와 완전 차단된다.

강화 투명 수지물 사각판체(42)은 Lucite 사의 MMA((Methylmethacrylate)로 만들어진다. Lucite 사의 MMA는 내진, 내충격, 방수 방열 능력이 우수하고 광 투과율도 매우 우수하여 항공기 유리창, 자동차 램프 케이스, 공강화 렌즈 등에 주로 사용된다.

본 발명에서 강화 투명 수지물 사각판체(42)의 상면은 중앙부(50)가 볼록하고 변을 따라 모서리에서 멀어질수록 볼록한 변부(52)의 사이에서 곡부(54)가 형성되게 하고 이 곡부(54)를 따라 모서리 방향으로 우수 등이 흘러내리도록 배수경사를 가진다.

따라서 이러한 배수 경사 구조는 빗물이 변 쪽으로 흘러내리는 것을 방지하여 모서리 방향으로 배수되도록 배수 방향을 가이드 한다. 그러므로 변의 센터 부위에 배치된 소켓으로 빗물이 유입되는 것을 차단할 수 있으므로 물기나 습기에 의한 소켓 양단자 사이에서 누설이나 단락사고 등을 미연에 방지할 수 있다. 이러한 이중 3중 방수 구조는 태양전지 타일의 장시간 사용을 보장하고 전기적 특성의 열하를 방지할 수 있게 한다.

도 9는 본 발명에 의한 태양전지 타일의 조형미를 나타낸 도면이다. 도면에 나타난 바와 같이 4개의 타일이 모여서 변부의 볼록한 구조들이 조합되어 하나의 십자 꽃잎모양을 형성하므로 외관이 미려하여 주변 조형들과 잘 어울리게 한다.

본 발명에 따르면, 태양전지 타일은 완전 방수처리되고 외부의 충격에 대해서 매우 강력한 강도를 가지며 태양광 변환효율이 뛰어나 누구나 쉽게 타일들을 조합하여 건축물의 태양에너지 지붕 또는 태양 에너지 외벽 등을 구성할 수 있다.

이상 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 하기의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

도 1은 본 발명의 의한 버스 승강장의 지붕형태의 태양전지 구조물의 일 실시예를 나타낸 도면.

도 2는 본 발명에 의한 코드(20a~20c)를 나타낸 도면.

도 3은 본 발명에 의한 연결용 플러그(22)를 나타낸 도면.

도 4는 본 발명에 의한 보호캡(24)을 나타낸 도면.

도 5는 본 발명에 의한 태양전지 타일(16)의 바람직한 일 실시예의 사시도.

도 6은 도 5의 평면도.

도 7은 도 5의 Ⅰ-Ⅰ선 단면도.

도 8은 도 5의 저면도.

도 9는 본 발명에 의한 태양전지 타일의 조형미를 나타낸 도면.

Claims (4)

1. 복수의 태양전지 셀들;

   상기 복수의 태양전지 셀들을 직렬로 연결하기 위한 내부 버스들;

   상기 태양전지 셀들의 직렬연결의 포지티브 전극과 네가티브 전극을 외부로 연결하기 위한 한 쌍의 버스 바들;

   서로 대향되게 배치되고 상기 한 쌍의 버스 바들의 양단에 각각 연결된 제1소켓 및 제2소켓; 및

   상기 제1 및 제2소켓들의 플러그 삽입공을 제외하고 나머지 구성요소들을 일체로 밀봉한 강화 투명 수지물 사각판체로 구성되고,

   상기 강화 투명 수지물 사각판체의 상면은 중앙부가 볼록하고 변을 따라 모서리에서 멀어질수록 볼록하게 하여 변과 중앙부 사이에서 형성된 곡부를 따라 모서리 방향으로 우수나 먼지 등이 흘러내리도록 배수경사를 가지며,

   상기 제1 및 제2소켓들은 상기 강화 투명 수지물 사각판체의 서로 대향하는 측면들의 중앙 위치에 각각 배치되어 상기 각 플러그 삽입공들이 상기 강화 투명 수지물 사각판체의 측면으로 오픈되고, 상기 한 쌍의 버스 바들은 제1 소켓으로부터 제2 소켓 사이에서 변을 따라 굴곡되게 형성된 것을 특징으로 하는 태양전지 타일.
2. 삭제
3. 제1항에 있어서, 상기 강화 투명 수지물 사각 판체는 MMA (Methylmethacrylate)인 것을 특징으로 하는 태양전지 타일.
4. 프레임;

   복수의 태양전지 셀들과, 상기 복수의 태양전지 셀들을 직렬로 연결하기 위한 내부 버스들과, 상기 태양전지 셀들의 직렬연결의 포지티브 전극과 네가티브 전극을 외부로 연결하기 위한 한 쌍의 버스 바들과, 서로 대향되게 배치되고 상기 한 쌍의 버스 바들의 양단에 각각 연결된 제1소켓 및 제2소켓과, 상기 제1 및 제2소켓들의 플러그 삽입공을 제외하고 나머지 구성요소들을 일체로 밀봉한 강화 투명 수지물 사각판체로 구성되고,

   상기 강화 투명 수지물 사각판체의 상면은 중앙부가 볼록하고 변을 따라 모서리에서 멀어질수록 볼록하게 하여 변과 중앙부 사이에서 형성된 곡부를 따라 모서리 방향으로 우수나 먼지 등이 흘러내리도록 배수경사를 가지며,

   상기 제1 및 제2소켓들은 상기 강화 투명 수지물 사각판체의 서로 대향하는 측면들의 중앙 위치에 각각 배치되어 상기 각 플러그 삽입공들이 상기 강화 투명 수지물 사각판체의 측면으로 오픈되고, 상기 한 쌍의 버스 바들은 제1 소켓으로부터 제2 소켓 사이에서 변을 따라 굴곡되게 형성되고 상기 프레임 상에 격자구조로 설치되는 복수의 태양전지 타일들;

   상기 복수의 태양전지 타일들의 각 행의 처음에 배치되는 타일의 제1소켓에 삽입되는 플러그가 일단에 형성된 적어도 하나 이상의 코드들;

   상기 복수의 태양전지 타일들 중 각 행의 중간에 배치되는 타일의 제1소켓과 선행 배치된 타일의 제2소켓에 삽입되는 복수의 타일 연결용 플러그들; 및

   상기 복수의 태양전지 타일들의 각 행의 마지막에 연결된 타일의 제2소켓에 삽입되는 적어도 하나 이상의 보호캡들을 구비하여 상기 복수의 태양전지 타일들을 병렬로 연결하는 태양전지 구조물.

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