KR101151759B1 - 학습교구용 태양전지 모듈 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 복수의 태양전지 셀을 용이하게 연결하여 태양전지 셀의 모듈화 공정에 편의성을 제공할 수 있도록 하는 학습교구용 태양전지 모듈에 관한 것으로, 복수의 태양전지 셀; 상기 태양전지 셀이 전기적으로 연결되도록 상기 태양전지 셀에 접착되는 접속부재; 및 상기 태양전지 셀이 보호되도록 상기 태양전지 셀이 삽입되어 고정되는 셀 보호부를 포함한다.

Description

학습교구용 태양전지 모듈{SOLAR CELL MODULE}
본 발명은 학습교구용 태양전지 모듈에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 복수의 태양전지 셀을 전기적으로 상호 연결할 때 납땜을 사용하지 않고 별도의 접속부재를 이용하여 연결함으로써, 태양전지 셀을 용이하게 연결하여 태양전지 셀의 모듈화 공정에 편의성을 제공할 수 있도록 하는 학습교구용 태양전지 모듈에 관한 것이다.
광전지(PV) 또는 태양 전지는 태양광을 직류(DC) 전력으로 변환시키는 물질 접합 소자들이다. 접합부(junction)는 광-전압을 생성하는 한편, 소자의 면적(Area) 및 다른 파라미터는 이용 가능한 전류를 결정한다.
실제적인 솔라 패널(Solar Panel)은 필요한 양의 전력을 공급하도록 그리고 다른 적용 파라미터들을 최적화하도록 그 면적이 결정된다. 솔라 패널은 제조 비용의 최소화를 위한 다양한 제조상의 제한을 통해 최적화된 크기를 가지는 다수의 태양 전지를 함께 타일작업(tiling)함으로써 구성된다. 사용되는 각 태양 전지의 개체수는 패널 작동 전압과 전류(I) 사이의 상쇄 효과에 의해 결정된다.
PV 시스템의 일예는 일반적으로 직접적인 사용을 위해 전력을 공급하거나 로컬 스토리지(local storage)를 구비하는 독립형(stand-alone) 시스템을 포함한다. 다른 타입의 PV 시스템은 임의의 종래 유틸리티 그리드(utility grid)와 양립(compatible)할 수 있는 교류(AC)를 생성하기 위해 적절한 전력 변환 장비를 가지는 종래의 유틸리티 그리드에 연결된다. 전체적으로, PV 시스템은 원격지용도, 항해를 위한 배터리 충전, 원격통신장비, 그리고 계산기, 시계, 라디오 등의 사용자 전자 장치와 같은 다양한 용도를 위한 전력을 생성할 수 있다.
통상적인 PV 전지는, n-타입 실리콘을 상부에 구비함으로써 전기장을 형성하는 p-n 접합부를 형성하고 두께가 통상적으로 약 0.3 mm 미만인 p-타입 실리콘 웨이퍼 또는 시트를 포함한다.
아울러, 솔라 모듈(solar module)은 원하는 전력 출력을 위해 적절한 크기를 가지며 원하는 작동 전압 및 전류를 달성하기 위해 배선된 솔라 패널(solar panel)을 형성하기 위해 보호 필름 및 캐리어 유리에 정렬되고 접합된 다수의 PV 전지를 타일 작업함으로써 형성된다.
상기한 기술구성은 본 발명의 이해를 돕기 위한 배경기술로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 널리 알려진 종래기술을 의미하는 것은 아니다.
이와 같은 기존의 솔라 모듈은 솔라 셀을 전기적으로 연결하기 위하여 동선, 구리선 등을 납땜을 통해 솔라 셀에 연결하여야 하므로, 제조고정이 복잡해지고 납땜 부위의 파손이 많아 내구성이 저하될 뿐만 아니라, 납땜과정에서 유해가스가 발생하여 작업자의 건강을 해치게 되는 문제점이 있다.
따라서 이를 개선할 필요성이 요청된다.
본 발명은 상기와 같은 문제점들을 개선하기 위하여 안출된 것으로서, 복수의 태양전지 셀을 납땜을 사용하지 않고 접착성이 있는 별도의 접속부재를 이용하여 용이하게 연결하여 태양전지 셀의 모듈화 공정에 편의성을 제공할 수 있도록 하는 학습교구용 태양전지 모듈을 제공하는데 그 목적이 있다.
상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 복수의 태양전지 셀; 상기 태양전지 셀이 전기적으로 연결되도록 상기 태양전지 셀에 접착되는 접속부재; 및 상기 태양전지 셀이 보호되도록 상기 태양전지 셀이 삽입되어 고정되는 셀 보호부를 포함한다.
또한, 본 발명은 상기 접속부재의 일단부가 상기 태양전지 셀 중 어느 하나의 상기 태양전지 셀의 상면에 접착되고 타단부가 어느 하나의 상기 태양전지 셀과 이웃하는 다른 하나의 상기 태양전지 셀의 하면에 접착되는 학습교구용 태양전지 모듈을 제공한다.
또한, 본 발명은 상기 접속부재가 서로 이웃 하는 상기 태양전지 셀 중 어느 하나의 상기 태양전지 셀 상면 및 다른 하나의 상기 태양전지 셀의 하면에 접착된 후, 다른 하나의 상기 태양전지 셀이 뒤집혀지는 학습교구용 태양전지 모듈을 제공한다.
또한, 본 발명은 상기 접속부재가 플렉시블한 박판에 의해 형성되는 학습교구용 태양전지 모듈을 제공한다.
또한, 본 발명은 상기 셀 보호부가 안착부를 가지는 안착부재; 상기 태양전지 셀의 이탈이 방지되도록 상기 안착부재의 상면에 부착되는 투명체의 커버부재; 및 상기 안착부재와 상기 커버부재를 결합시키는 결합부재를 포함하는 학습교구용 태양전지 모듈을 제공한다.
또한, 본 발명은 상기 셀 보호부에 상기 태양전지 셀이 방열되도록 상기 안착부재와 연통되는 방열부가 형성되는 학습교구용 태양전지 모듈을 제공한다.
또한, 본 발명은 상기 셀 보호부가 탈착되며, 상기 접속부재를 통해 상기 태양전지 셀과 연결되는 구동부에 의해 이동되는 이동몸체를 더 포함하는 학습교구용 태양전지 모듈을 제공한다.
또한, 본 발명은 상기 이동몸체가 2개 이상의 상기 셀 보호부가 각각 장착되도록 탈착부가 홈 형태로 형성되고, 상기 구동부가 결합되는 프레임을 더 포함하는 학습교구용 태양전지 모듈을 제공한다.
본 발명에 따른 학습교구용 태양전지 모듈에 의하면, 복수의 태양전지 셀을 별도의 접속부재를 용이하게 연결하므로, 태양전지 셀의 모듈화 공정에 편의성을 제공할 수 있을 뿐만 아니라, 태양전지 셀을 연결하는 과정에서 유해가스가 발생되는 것이 방지되는 이점이 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 학습교구용 태양전지 모듈의 사시도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 셀 보호부의 분해 사시도이다.
도 3은 도 2의 결합단면도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 태양전지 셀과 접속부재의 구성을 나타낸 사시도이다.
도 5는 접속부재에 의해 태양전지 셀이 연결되는 과정을 나타낸 도면이다.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명에 따른 패널 모듈 및 이의 제조방법의 실시 예를 설명한다. 이 과정에서 도면에 도시된 선들의 두께나 구성요소의 크기 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시되어 있을 수 있다. 또한, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
이하, 본 발명의 일 실시 예에 따른 학습교구용 태양전지 모듈을 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.
도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이, 본 실시 예에 따른 학습교구용 태양전지 모듈(100)은 복수의 태양전지 셀(110)과, 접속부재(120)와, 셀 보호부(130) 및 이동몸체(140)를 포함한다.
태양전지 셀(110)은 접속부재(120)를 통해 상호 직렬 또는 병렬로 연결되며, 셀 보호부(130)에 결합되어 보호된다. 이때, 셀 보호부(130)는 이동몸체(140)에 탈착가능하게 결합된다.
이동몸체(140)는 태양전지 셀(110)에서 생성되는 전류에 의해 이동되도록 프레임(141), 구동부(143) 및 탈착부(145)를 포함한다.
프레임(141)은 구동부(143)가 전류공급선(도시생략)을 통해 태양전지 셀(110)과 연결되도록 결합되고, 상측에 탈착부(145)가 형성된다.
구동부(143)는 홀더(도시생략)를 통해 프레임(141)에 결합되는 모터(143a)와, 모터(143a)의 모터축에 결합되는 풀리(143b)와, 풀리(143b)와 접촉되도록 프레임(141)에 회전가능하게 결합되는 바퀴(143c)를 포함한다.
풀리(143b)는 바퀴(143c)와의 접촉력이 향상되도록 외면에 고무링이 결합된다.
탈착부(145)는 셀 보호부(130)가 삽입되어 장착되도록 프레임(141)의 상측에 홈 형태로 형성된다.
이러한, 이동몸체(140)는 태양전지 셀(110)에서 발생되는 전류가 모터(143a)로 공급됨에 따라 회전되는 모터(143a)에 의해 바퀴(143c)가 회전되면서 이동하게 된다. 이때, 이동몸체(140)에는 태양전지 셀(110)에서 모터(143a)로 공급되는 전류를 선택적으로 차단할 수 있도록 스위치가 구비된다.
한편, 본 실시 예에 따른 학습교구용 태양전지 모듈(100)은 모터(143a)로 전류를 공급하는 태양전지 셀(110)을 접속부재(120)를 이용하여 용이하게 연결되어 제작을 편리하게 할 수 있다.
도 4 및 도 3을 참조하면, 태양전지 셀(110)은 태양광에 의해 생성되는 전하를 이동시킬 수 있도록 상면에 전하이동라인(111)이 형성되고, 하면에 전도성물질이 도포된다. 이러한, 태양전지 셀(110)은 2개 이상이 접속부재(120)에 의해 직렬로 연결되어 셀 보호부(130)에 고정된다.
접속부재(120)는 일단부가 어느 하나의 태양전지 셀(110) 상면에 접착되고, 타단부가 어느 하나의 태양전지 셀(110)과 이웃 하는 다른 하나의 태양전지 셀(110)의 하면에 접착되어 2개 이상의 태양전지 셀(110)을 직렬로 연결한다.
이러한, 접속부재(120)는 하면이 접착되는 태양전지 셀(110)의 상하 방향을 용이하게 변경할 수 있도록 플랙시플한 박판에 의해 형성된다.
본 실시 예에 따른 접속부재(120)는 태양전지 셀(110)에 견고하게 접착되도록 전도성 접착제를 통해 태양전지 셀(110)에 접착된다. 또한, 본 실시 예에 따른 접속부재(120)로는 전도성 테이프를 사용할 수도 있다.
한편, 접속부재(120)에 의한 태양전지 셀(110)의 연결은 다음과 같이 진행된다.
먼저, 어느 하나의 태양전지 셀(110)의 상면과, 다른 하나의 태양전지 셀(110)의 하면이 상측을 향하도록 나란하게 배치한 후, 태양전지 셀(110)의 상면과, 태양전지 셀(110)의 하면에 접속부재(120)를 접착하여 전기적으로 연결시킨다.
이후, 다른 하나의 태양전지 셀(110)의 상면이 상측을 향하도록 태양전지 셀(110)을 180도 뒤집어 준다. 그러면, 나란하게 배치된 모든 태양전지 셀(110)을 상면이 상측을 향하도록 하여 셀 보호부(130)에 안착할 수 있게 된다.
도 2 및 도 3을 다시 참조하면, 본 실시 예에 따른 셀 보호부(130)는 태양전지 셀(110)이 안정되게 고정되도록 안착부재(131), 커버부재(133), 결합부재(135) 및 방열부(137)를 포함한다.
안착부재(131)는 태양전지 셀(110)이 보다 안정되게 고정되도록 태양전지 셀(110)이 안착되는 안착부(131a)가 이격되게 형성된다. 또한, 태양광에 의해 안착부(131a)의 내부에서 가열된 공기는 방열부(137)를 통해 안착부재(131)의 외부로 용이하게 방열된다.
방열부(137)는 안착부(131a)가 외부와 연통되도록 안착부(131a)의 내면에 구멍형태로 형성된다. 이러한 방열부(137)를 통해 태양전지 셀(110)이 안착되는 안착부(131a)의 내부 열이 외부로 원활하게 배출되어 안착부재(131)의 내부가 원활하게 방열되므로, 태양전지 셀(110)이 가열되는 것이 방지된다.
이로 인하여, 태양전지 셀(110)을 보다 오랜 시간 동안 사용할 수 있음은 물론 태양전지 셀(110)의 효율이 향상될 수 있다.
커버부재(133)는 안착부재(131)의 상면에 부착되며, 결합부재(135)를 통해 안착부재(131)에 밀착 고정되면서 태양전지 셀(110)을 안착부재(131)에 보다 견고하게 고정시킨다. 이러한, 커버부재(133)는 투명체에 의해 형성된다.
결합부재(135)는 안착부재(131)에 형성되는 체결구멍(135a)과, 커버부재(133)를 관통하여 체결구멍(135a)에 체결되는 결합구(135b)로 구성된다. 여기서, 체결구멍(135a)의 내면에는 암나사가 형성되며, 결합구(135b)로는 볼트가 사용된다.
본 실시 예에서는 결합부재(135)로 나사결합 방식을 예를 들어 설명하고 있지만, 결합부재(135)로 접착제, 클립, 테이프 등을 사용할 수도 있다.
상기와 같이 구성되는 본 발명의 실시 예에 따른 학습교구용 태양전지 모듈의 작용을 설명한다.
먼저, 태양전지 셀(110)이 플렉시블한 접속부재(120)에 의해 전지적으로 연결되므로, 태양전지 셀(110)을 용이하게 연결할 수 있다.
또한, 접속부재(120)에 의해 상호 연결되는 태양전지 셀(110)이 셀 보호부(130)에 고정되므로, 태양전지 셀(110)이 안전하게 보호된다.
더하여, 태양전지 셀(110)에서 발생되는 열이 방열부(137)를 통해 안착부(131a)의 외부로 원활하게 배출되므로, 태양전지 셀(110)의 방열효율이 향상되어 태양전지 셀(110)을 보다 오랜 시간 동안 사용할 수 있다.
본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 하여 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 아래의 특허청구범위에 의해서 정하여져야 할 것이다.
100 : 태양전지 모듈 110 : 태양전지 셀
120 : 접속부재 130 : 셀 보호부
131 : 안착부재 131a : 안착부
133 : 커버부재 135 : 결합부재
137 : 방열부 140 : 이동몸체
141 : 프레임 143 : 구동부
145 : 탈착부

Claims (8)

  1. 복수의 태양전지 셀;
    상기 태양전지 셀이 전기적으로 연결되도록 상기 태양전지 셀에 접착되는 접속부재; 및
    상기 태양전지 셀이 보호되도록 상기 태양전지 셀이 삽입되어 고정되는 셀 보호부를 포함하고,
    상기 셀 보호부는,
    상기 태양전지 셀이 안착되도록 안착부가 형성되는 안착부재;
    상기 태양전지 셀의 이탈이 방지되도록 상기 안착부재의 상면에 부착되는 투명체의 커버부재; 및
    상기 안착부재와 상기 커버부재를 결합시키는 결합부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 학습교구용 태양전지 모듈.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 접속부재는 일단부가 상기 태양전지 셀 중 어느 하나의 상기 태양전지 셀의 상면에 접착되고 타단부가 어느 하나의 상기 태양전지 셀과 이웃하는 다른 하나의 상기 태양전지 셀의 하면에 접착되는 것을 특징으로 하는 학습교구용 태양전지 모듈.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 태양전지 셀은 상기 접속부재가 서로 이웃 하는 상기 태양전지 셀 중 어느 하나의 상기 태양전지 셀 상면 및 다른 하나의 상기 태양전지 셀의 하면에 접착된 후, 다른 하나의 상기 태양전지 셀이 뒤집혀지는 것을 특징으로 하는 학습교구용 태양전지 모듈.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 접속부재는 플렉시블한 박판인 것을 특징으로 하는 학습교구용 태양전지 모듈.
  5. 삭제
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 셀 보호부는 상기 안착부의 열이 방열되도록 상기 안착부재에 방열부가 형성되는 것을 특징으로 하는 학습교구용 태양전지 모듈.
  7. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 셀 보호부가 탈착되며, 상기 접속부재를 통해 상기 태양전지 셀과 연결되는 구동부에 의해 이동되는 이동몸체를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 학습교구용 태양전지 모듈.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 이동몸체는, 2개 이상의 상기 셀 보호부가 각각 장착되도록 탈착부가 홈 형태로 형성되며, 상기 구동부가 결합되는 프레임을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 학습교구용 태양전지 모듈.
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