KR101635221B1 - 태양 전지 모듈 - Google Patents

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이사오 후루까와
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파나소닉 아이피 매니지먼트 가부시키가이샤
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Abstract

태양 전지 모듈 본체와, 이 주연부에 설치되는 프레임을 갖는 태양 전지 모듈이며, 프레임은, 중공 구조의 프레임 본체부와, 프레임 본체부의 상부에 위치하고 태양 전지 모듈 본체의 주연부가 끼워 넣어지는 끼워 맞춤부를 구비하고, 프레임 본체부는, 압입 부재가 압입되는 설치부가 설치되고, 이 설치부의 단면의 두께는 외측이 두껍고 내측이 얇게 형성되고, 프레임끼리가 설치부에 압입 부재를 압입하여 고정되어 있다.

Description

태양 전지 모듈{SOLAR CELL MODULE}
본 특허 출원이 기초로 하고 있는 우선권 출원인 일본 출원 번호 제2009-39536호가 본 명세서에 참조되어 있다.
본 발명은, 복수의 태양 전지를 구비한 태양 전지 모듈 본체의 주연부에 프레임을 설치한 태양 전지 모듈에 관한 것이다.
태양 전지는, 깨끗하고 무진장한 에너지원인 태양으로부터의 광을 직접 전기로 변환할 수 있다는 점에서, 새로운 에너지원으로서 기대되고 있다.
이와 같은 태양 전지를 가옥 혹은 빌딩 등의 전원으로서 사용하는 데 있어서는, 태양 전지 1매당의 출력이 수 W로 작기 때문에 통상 복수의 태양 전지를 전기적으로 직렬 혹은 병렬로 접속함으로써 출력을 수 100W까지 높인 태양 전지 모듈로서 사용하는 것이 일반적이다. 이러한 태양 전지 모듈은, 예를 들어 일본 특허 공개 제2007-95819호 공보에 개시되어 있다.
도 10은 종래의 태양 전지 모듈을 도시하는 평면도이다. 종래의 태양 전지 모듈을 도 10에 따라 설명한다.
도 10에 도시된 바와 같이, 복수의 태양 전지(800)가 서로 동박 등의 도전재로 이루어지는 배선재(802)에 의해 전기적으로 접속되고, 유리, 투광성 플라스틱과 같은 투광성을 갖는 표면 부재와, 내후성 필름으로 이루어지는 이면 부재 사이에 내후성, 내습성이 우수한 EVA(ethylene vinyl acetate) 등의 투광성을 갖는 밀봉재에 의해 밀봉되어 있다.
복수의 태양 전지(800…)가 배선재(802)에 의해 직렬로 접속되어, 1단위 유닛인 스트링스(810)를 구성하고 있다. 이들 스트링스(810, 810) 사이는 접속용 배선, 소위 걸침 배선(811)에 의해 접속되어 있다. 또한, 이들 태양 전지(800)로부터의 출력을 외부로 인출하기 위한 인출선(도시하지 않음)이 접속되어 있다.
이와 같이 하여 태양 전지 모듈 본체(820)가 형성되어 있고, 이 태양 전지 모듈 본체의 주연부에는 알루미늄재 등으로 이루어지는 프레임(850)이 설치되어 있다.
이와 같은 태양 전지 모듈에서는, 표면 부재뿐만 아니라 프레임(850)에 의해서도 강도가 확보된다. 이로 인해, 태양 전지 모듈을 대형화했을 때에도 표면 부재를 두껍게 할 필요가 없어, 중량 증가를 억제할 수 있어, 취급이 쉬워진다. 또한, 표면 부재의 두께를 얇게 함으로써 투과하는 광량을 많게 하여 발전 효율을 향상시킬 수 있다는 이점도 있다.
그런데, 상기한 프레임(850)은, 도 11에 도시된 바와 같이 각 프레임(850)의 코너 부분에 코너 피스(830)라는 고정 부재를 설치부(851)에 압입함으로써 프레임끼리를 접합 고정하는 방법이 채용되고 있다.
태양 전지 모듈에 있어서는, 중량 증가, 비용 등을 고려하여 상기 프레임(850)의 두께는 가능한 한 얇게 하고 있다. 예를 들어, 종래의 프레임(850)에 있어서는, 두께가 1.5mm인 것이 사용되고 있다.
상기한 프레임(850)에 코너 피스(830)를 압입했을 때에, 도 12에 도시된 바와 같이 프레임(850)이 변형되어 간극(855)이 생기는 경우가 있다.
이 간극(855)이 생기면 이 간극(855)을 폐색하기 위한 수정 작업이 필요하게 되어, 작업성이 나빠진다는 난점이 있었다.
본 발명은, 프레임 조립 시에 각 코너부의 변형을 억제하여 작업 효율이 양호한 태양 전지 모듈을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 태양 전지 모듈은, 복수의 태양 전지가 표면 부재와 이면 부재 사이에 밀봉재에 의해 밀봉된 태양 전지 모듈 본체와, 상기 태양 전지 모듈 본체의 주연부에 설치되는 프레임을 갖고, 상기 프레임은, 중공 구조의 본체부와, 상기 본체부의 상부에 위치하고, 상기 태양 전지 모듈 본체의 주연부가 끼워 넣어지는 끼워 맞춤부를 구비하고, 상기 본체부는, 다른 프레임에 설치된 압입 부재가 압입되는 설치부가 설치되고, 이 설치부의 단면의 두께는, 외측이 두껍고 내측이 얇게 형성되고, 프레임끼리 설치부에 압입 부재를 압입하여 고정되어 있는 것을 특징으로 한다.
상기의 구성과 같이, 본 발명은 프레임의 단면의 두께를, 외측이 두껍고, 내측을 얇게 함으로써 압입부의 압입에 의해 내측의 프레임이 휘어, 외측의 프레임의 변형이 억제된다. 그 결과, 프레임의 수정 작업 등이 줄어 생산 효율이 향상된다.
또한, 상기 외측의 단면의 두께가 1.8mm 내지 1.5mm, 내측의 단면의 두께가 1.1mm 내지 1.3mm로 형성할 수 있다.
또한, 본 발명은, 직사각형 형상의 태양 전지 모듈 본체의 4변에 각각 대응하여 4개의 상기 프레임을 갖고, 각 변의 코너부에서 서로의 프레임끼리가 상기 설치부에 압입 부재를 압입하여 고정되도록 구성할 수 있다.
또한, 상기 끼워 맞춤부는 단면이 ㄷ자 형상으로 형성되고, 상기 압입 부재가 압입된 상기 프레임의 설치부는, 내측 부분이 프레임의 내측 방향으로 휘어 변형되어, 상기 단면이 ㄷ자 형상인 끼워 맞춤부의 하측이 상방으로 올라 변형되도록 구성할 수 있다.
상기한 바와 같은 압입에 의해, 내측의 프레임이 태양 전지 모듈 본체측에도 오르도록 휨으로써 태양 전지 모듈 본체와 프레임의 고정도 견고해진다.
또한, 상기 프레임끼리 접합되는 코너부의 위치가 모따기된 형상으로 되도록 프레임끼리 접합되는 단부면을 원호 형상으로 형성할 수 있다.
상기한 바와 같이, 코너부를 모따기하도록 완성함으로써 손 등이 닿았을 때에도 예각의 것이 접촉되었을 때의 아픔이나 감각을 주지 않아 취급이 더 쉬워진다.
도 1은 본 발명의 제1 실시 형태의 태양 전지 모듈에 사용되는 프레임을 도시하는 단면도.
도 2는 본 발명의 제1 실시 형태의 태양 전지 모듈에 사용되는 프레임에 코너 피스를 설치한 상태를 도시하는 단면도.
도 3은 본 발명의 제1 실시 형태의 태양 전지 모듈에 사용되는 프레임과 코너 피스를 도시하는 평면도.
도 4는 본 발명의 제1 실시 형태의 태양 전지 모듈에 사용되는 프레임의 설치 상태를 도시하는 평면도.
도 5는 본 발명의 제1 실시 형태의 태양 전지 모듈을 도시하는 개략 단면도.
도 6은 본 발명의 제1 실시 형태의 태양 전지 모듈의 주요부를 도시하는 개략 단면도.
도 7은 본 발명의 제1 실시 형태의 프레임끼리를 설치한 상태를 도시하는 사시도.
도 8은 본 발명의 제2 실시 형태의 태양 전지 모듈에 사용되는 프레임의 설치 상태를 도시하는 평면도.
도 9는 본 발명의 제2 실시 형태의 태양 전지 모듈에 사용되는 프레임을 도시하는 평면도.
도 10은 종래의 태양 전지 모듈을 도시하는 평면도.
도 11은 종래의 태양 전지 모듈을 도시하는 개략 단면도.
도 12는 종래의 태양 전지 모듈을 도시하는 사시도.
본 발명의 상기 및 다른 목적, 특징, 태양 및 이점은 첨부 도면과 연관하여 검토될 때 본 발명의 이하 상세한 설명으로부터 보다 명확해질 것이다.
본 발명의 실시 형태에 대하여 도면을 참조하면서 상세하게 설명한다. 또한, 도면에서 동일하거나 또는 상당 부분에는 동일한 부호를 붙이고, 설명의 중복을 피하기 위하여 그 설명은 반복하지 않는다.
도 5는 본 발명의 제1 실시 형태의 태양 전지 모듈을 도시하는 개략 단면도이다. 이 도면에 따라 이 태양 전지 모듈의 전체 구성을 설명한다.
본 발명의 태양 전지 모듈은, 복수의 태양 전지(11…)를 구비하고 있다. 이 태양 전지(11)는, 예를 들어 두께가 0.15mm 정도인 단결정 실리콘이나 다결정 실리콘 등으로 구성되는 결정계 반도체로 이루어지고, 1변이 100mm 정도인 대략 정사각형이지만, 이것에 한정하는 것이 아니라, 다른 태양 전지를 사용해도 된다.
이 태양 전지(11) 내에는, 예를 들어 n형 영역과 p형 영역이 형성되고, n형 영역과 p형 영역의 계면 부분에서 캐리어 분리용의 전계를 형성하기 위한 접합부가 형성되어 있다. 예를 들어, 단결정 실리콘 기판과 비정질 실리콘층 사이에 실질적으로 진성의 비정질 실리콘층을 사이에 두어, 그 계면에서의 결함을 저감시켜 헤테로 접합 계면의 특성을 개선한 태양 전지 등이 사용된다.
이 복수의 태양 전지(11)의 각각은 서로 인접하는 다른 태양 전지(11)와 편평 형상의 동박 등으로 구성된 배선재(도시하지 않음)에 의해 전기적으로 접속되어 있다. 즉, 배선재의 한쪽 단부측이 소정의 태양 전지(11)의 상면측의 집전극에 접속됨과 함께, 다른 쪽 단부측이 그 소정의 태양 전지(11)에 인접하는 다른 태양 전지(11)의 하면측의 집전극에 접속된다. 이들 태양 전지(11…)는 배선재에 의해 직렬로 접속되어, 태양 전지 모듈 본체(10)로부터 소정의 출력, 예를 들어 200W의 출력이 발생하도록 구성되어 있다.
도 5에 도시된 바와 같이 복수의 태양 전지(11)가 서로 동박 등의 도전재로 이루어지는 배선재(도시하지 않음)에 의해 전기적으로 접속되고, 유리, 투광성 플라스틱과 같은 투광성을 갖는 표면 부재(12)와, 내후성 필름 또는 유리, 투광성 플라스틱과 같은 투광성을 갖는 부재로 이루어지는 이면 부재(13) 사이에, 내후성, 내습성이 우수한 EVA(ethylene vinyl acetate) 등의 투광성을 갖는 밀봉재(14)에 의해 밀봉되어, 태양 전지 모듈 본체(10)가 형성되어 있다.
상기 태양 전지 모듈 본체(10)는 주연부에 실리콘 수지 등으로 이루어지는 시일재(40)를 사용하여 알루미늄 등으로 이루어지는 프레임(20)에 끼워 넣어진다. 이 프레임(20)은, 알루미늄, 스테인리스 또는 강판 롤 포밍재 등으로 형성되어 있다. 필요에 따라 단자 박스(도시하지 않음)가, 예를 들어 이면 부재(13)의 표면에 설치된다.
도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이 프레임(20)의 일례는, 중공 구조의 본체부(21), 본체부(21)의 상부에 위치하고, 태양 전지 모듈 본체의 외주부를 시일재를 개재하여 끼워 넣는 단면이 ㄷ자 형상인 끼워 맞춤부(22)를 갖는다. 끼워 맞춤부(22)에는 시일재를 저류하기 위한 오목부(26)가 형성되어 있다. 도 11에 도시된 바와 같이, 직사각형 형상의 태양 전지 모듈 본체(10)의 4변에 각각 대응하여 4개의 프레임(20)이 준비되고, 각각의 변의 코너부에서 서로의 프레임(20, 20)이 연결 고정된다. 이 실시 형태에 있어서는, 도 4에 도시된 바와 같이 프레임(20)은, 코너부에서 직교하도록 연결된다. 이로 인해, 서로 프레임(20, 20)의 단부는 45도의 각도로 형성되어 있다.
프레임(20)의 코너부에는, 후술하는 코너 피스가 압입되는 직사각 형상의 설치부(27)가 설치되어 있다.
그리고, 이 실시 형태에 있어서의 설치부(27)의 단면의 두께는, 외측이 두껍고 내측이 얇게 형성되어 있다. 즉, 설치부(27)의 외측에 위치하는 단면의 두께(a)가 1.8mm 내지 1.5mm, 내측에 위치하는 단면의 두께(b)가 1.1mm 내지 1.3mm로 되도록 형성되어 있다. 이 실시 형태에서는, 외측의 단면의 두께와 내측의 단면의 두께의 합계는 2.9mm로 되도록 형성되어 있다.
이 실시 형태에 있어서는, 프레임(20)은 알루미늄재로 형성되고, 직사각 형상의 설치부(27)의 폭(c)은 약 8.8mm, 높이(d)는 약 20mm이다.
그리고, 설치부(27)의 외측에 위치하는 단면의 두께(a)가 1.6mm일 때, 내측에 위치하는 단면의 두께(b)가 1.3mm로 되도록 형성되어 있다.
종래의 프레임의 설치부(27)의 단면의 두께는, 외측과 내측은 동일한 두께로 형성되며, 양쪽의 두께는 1.45mm이며, 합계의 두께는 2.9mm이다.
상기와 같이, 이 실시 형태의 합계의 두께를 종래의 두께와 동일하게 함으로써 강도, 중량 및 비용은 종래의 것과 이 실시 형태의 것은 변함이 없다.
도 3, 도 4에 도시된 바와 같이, 설치부(27)에 압입되는 코너 피스(30)는 알루미늄으로 형성되고, 갈고리 형상부(31)가 설치되어 있다. 이 갈고리 형상부(31)의 폭(w)은 직사각 형상의 설치부(27)의 폭(c)보다 약간 넓게 형성되어, 이 실시 형태에서는 8.95mm로 하고 있다. 그리고, 높이(h)는 설치부(27)의 높이(b)와 동일하거나 약간 낮게 형성되어, 이 실시 형태에서는 19mm로 하고 있다.
프레임[20(20a, 20b)]끼리의 접속은, 도 2 및 도 4에 도시된 바와 같이 한쪽의 프레임[20(20a)]의 설치부(27)에 코너 피스(30)의 갈고리 형상부(31)를 압입하여 코너 피스(30)를 압입 고정한다. 그 후, 다른 쪽의 프레임[20(20b)]의 설치부(27)에 코너 피스(30)의 다른 쪽의 갈고리 형상부(31)를 압입하여 프레임(20a, 20b)이 고정된다.
이 설치부(21)의 단면의 두께는, 외측이 두껍고 내측이 얇게 형성되어 있으므로, 설치부(21)의 내측의 휨이 커서, 외측의 설치부는 거의 변형되지 않는다. 그 결과, 도 7에 도시된 바와 같이 프레임(20, 20)끼리의 외주측의 접합면에 변형 등에 의해 간극이 생기는 일이 없어져, 수정 작업 등이 불필요해진다.
그리고, 도 6에 도시된 바와 같이 설치부(21)의 내측은, 내측에 도면에서 e로 나타내는 양만큼 휘어 변형된다. 이 변형량은, 이 실시 형태에 있어서는 0.15mm이었다. 그리고, 이 내측의 휨에 의해 단면이 ㄷ자 형상인 끼워 맞춤부(22)의 하측이 도면에서 f만큼 상방으로 올라 변형된다. 이 변형량(f)은, 이 실시 형태에서는 0.05mm이었다.
이와 같이, 태양 전지 모듈 본체(10)와 프레임(20)과 접촉하는 부분도 올라, 그 결과 태양 전지 모듈 본체(10)와 프레임(20)의 고정도 견고해진다.
도 8, 도 9는 본 발명의 제2 실시 형태를 도시하는 평면도이다.
이 제2 실시 형태는, 프레임(20c, 20c)끼리의 접합면의 코너부의 위치가 모따기된 형상으로 되도록 구성한 것이다. 이로 인해, 프레임(20c, 20c)끼리 접합되는 단부면(25)이 원호 형상으로 형성되어 있다. 이 프레임(20c)의 단면의 두께는 상기한 실시 형태와 마찬가지로 외측이 두껍고 내측이 얇게 형성되어 있다.
본 발명에 따른 프레임(20c)에 따르면, 코너 피스(30)를 압입해도 외측에 위치하는 프레임의 형상은 변형되지 않는다. 이로 인해, 프레임(20c)끼리 접합되는 단부면을 원호 형상으로 형성함으로써 양 프레임(20c, 20c)을 접합한 코너부의 위치가 모따기되도록 완성된다.
이와 같이, 코너부를 모따기하도록 완성함으로써 손 등이 닿았을 때에도 예각의 것이 접촉되었을 때의 아픔이나 감각을 주지 않아, 취급이 더 쉬워진다.
여기서 개시된 실시예가 모든 점에서 예로서 취해져야 하고 제한되지 않아야 한다는 점을 이해해야 한다. 본 발명의 범주는 이상에 설명된 실시예가 아닌 부가된 청구범위에 의해 한정된다. 이러한 청구범위의 수단 및 제한에 속하는 모든 변경물 또는 이러한 수단 및 제한의 등가물은 청구범위에 의해 포함되도록 하고자 한다.

Claims (5)

  1. 복수의 태양 전지가 표면 부재와 이면 부재 사이에 밀봉재에 의해 밀봉된 태양 전지 모듈 본체와,
    상기 태양 전지 모듈 본체의 주연부에 설치되는 프레임을 갖고,
    상기 프레임은, 중공 구조의 본체부와, 상기 본체부의 상부에 위치하고, 상기 태양 전지 모듈 본체의 주연부가 끼워 넣어지는 끼워 맞춤부를 구비하고, 상기 본체부는, 다른 프레임에 설치된 압입 부재가 압입되는 설치부가 설치되고, 이 설치부의 단면의 두께는 외측이 두껍고 내측이 얇게 형성되고, 프레임끼리가 설치부에 압입 부재를 압입하여 고정되어 있는 것을 특징으로 하는 태양 전지 모듈.
  2. 제1항에 있어서, 상기 외측의 단면의 두께가 1.8mm 내지 1.5mm, 내측의 단면의 두께가 1.1mm 내지 1.3mm로 형성된 것을 특징으로 하는 태양 전지 모듈.
  3. 제1항에 있어서, 직사각형 형상의 태양 전지 모듈 본체의 4변에 각각 대응하여 4개의 상기 프레임을 갖고, 각 변의 코너부에서 서로의 프레임끼리가 상기 설치부에 압입 부재를 압입하여 고정되어 있는 것을 특징으로 하는 태양 전지 모듈.
  4. 제1항에 있어서, 상기 끼워 맞춤부는 단면이 ㄷ자 형상으로 형성되고, 상기 압입 부재가 압입된 상기 프레임의 설치부는, 내측 부분이 프레임의 내측 방향으로 휘어 변형되어, 상기 단면이 ㄷ자 형상인 끼워 맞춤부의 하측이 상방으로 올라 변형되는 것을 특징으로 하는, 태양 전지 모듈.
  5. 제3항에 있어서, 상기 프레임끼리 접합되는 코너부의 위치가 모따기된 형상으로 되도록 프레임끼리 접합되는 단부면이 원호 형상으로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 태양 전지 모듈.
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