KR101906196B1 - 태양광 모듈 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 태양광 모듈에 관한 것이다. 본 발명의 실시예에 따른 태양광 모듈은, 복수의 태양 전지를 구비하는 태양전지 모듈과, 태양전지 모듈로부터의 직류 전원을 수신하고, 태양전지 모듈로부터의 직류 전원의 레벨 변화 없이, 태양전지 모듈로부터의 직류 전원을 교류 전원으로 변환하여 출력하는 인버터부를 포함한다. 이에 의해, 태양전지 모듈로부터의 직류 전원의 레벨 변환 없이 교류 전원을 출력할 수 있게 된다.

Description

태양광 모듈{Photovoltaic module}
본 발명은 태양광 모듈에 관한 것으로, 더욱 상세하게는, 태양전지 모듈로부터의 직류 전원의 레벨 변환 없이 교류 전원을 출력할 수 있는 태양광 모듈에 관한 것이다.
최근 석유나 석탄과 같은 기존 에너지 자원의 고갈이 예상되면서 이들을 대체할 대체 에너지에 대한 관심이 높아지고 있다. 그 중에서도 태양전지는 반도체 소자를 이용하여 태양광 에너지를 직접 전기 에너지로 변화시키는 차세대 전지로서 각광받고 있다.
한편, 태양광 모듈은 태양광 발전을 위한 태양전지가 직렬 혹은 병렬로 연결된 상태를 의미한다.
한편, 태양광 모듈에서 교류 전원을 출력하는 경우, 태양전지 모듈에서 출력되는 직류 전원을 승압하는 컨버터가 필요하게 된다. 그리고, 승압된 직류 전원을 이용하여, 인버터에서 교류 전원으로 변환하여야 한다.
이때, 승압용 컨버터를 구성하기 위해, 트랜스포머, 스위칭 소자 등 다양한 회로 소자들이 필요하며, 이러한 회로 소자 등에 의한, 전력 변환시의 손실이 발생하게 된다.
본 발명의 목적은, 태양전지 모듈로부터의 직류 전원의 레벨 변환 없이 교류 전원을 출력할 수 있는 태양광 모듈을 제공함에 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 태양광 모듈은, 복수의 태양 전지를 구비하는 태양전지 모듈과, 태양전지 모듈로부터의 직류 전원을 수신하고, 태양전지 모듈로부터의 직류 전원의 레벨 변화 없이, 태양전지 모듈로부터의 직류 전원을 교류 전원으로 변환하여 출력하는 인버터부를 포함한다.
한편, 상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다른 실시예에 따른 태양광 모듈은, 복수의 태양 전지를 구비하는 태양전지 모듈과, 복수의 스위칭 소자를 구비하며, 태양전지 모듈로부터의 직류 전원을 수신하고, 태양전지 모듈로부터의 직류 전원의 레벨 변화 없이, 태양전지 모듈로부터의 직류 전원을 교류 전원으로 변환하여 출력하는 인버터부와, 인버터부를 제어하는 제어부를 포함하고, 제어부는, 인버터부 내의 복수의 스위칭 소자의 스위칭 주파수가, 계통의 주파수 보다 높도록 제어한다.
본 발명의 실시예에 따른, 태양광 모듈은, 복수의 태양 전지를 구비하는 태양전지 모듈과, 태양전지 모듈로부터의 직류 전원을 수신하고, 태양전지 모듈로부터의 직류 전원의 레벨 변화 없이, 태양전지 모듈로부터의 직류 전원을 교류 전원으로 변환하여 출력하는 인버터부를 포함함으로써, 태양전지 모듈로부터의 직류 전원의 레벨 변환 없이 교류 전원을 출력할 수 있게 된다.
이에 따라, 전압 승압 없이, 교류 전원 출력이 가능하게 되어, 전력 변환시의 손실 저감된 고효율의 태양광 모듈을 제공할 수 있게 된다.
특히, 직류 전원 레벨 변환을 위한 컨버터, 특히 dc/dc 컨버터가 생략됨으로써, 회로 구현이 간소화되게 된다.
특히, 컨버터 내부에 구비되어야 하는 트랜스포머 등이 생략됨으로써, 전력 변환 손실, 발열 등이 상당히 저감되게 된다.
한편, 태양전지 모듈로부터의 직류 전압의 레벨이, 계통 전압의 피크치 보다 큰 경우, 인버터에서, 교류 전원이 출력되도록 함으로써, 안정적으로 교류 전원이 출력되도록 할 수 있게 된다.
한편, 인버터 내부의 스위칭 소자를 계통 주파수 보다 큰 스위칭 주파수로 스위칭함으로써, 계통 주파수에 대응하는 교류 전원을 출력할 수 있게 된다.
한편, 태양광 모듈 내에 바이패스 다이오드부가 구비되지 않을 수 있으며, 복수의 태양 전지 중 일부에 음영이 발생한 경우, 음영 발생 전에 공급하던 제1 전류 보다 레벨이 작은 제2 전류를 공급함으로써, 음영 발생시에 바이패스 다이오드가 없더라도 핫 스팟 발생 가능성을 저감시킬 수 있게 된다.
한편, 본 발명의 다른 실시예에 따른, 태양광 모듈은, 복수의 태양 전지를 구비하는 태양전지 모듈과, 복수의 스위칭 소자를 구비하며, 태양전지 모듈로부터의 직류 전원을 수신하고, 태양전지 모듈로부터의 직류 전원의 레벨 변화 없이, 태양전지 모듈로부터의 직류 전원을 교류 전원으로 변환하여 출력하는 인버터부와, 인버터부를 제어하는 제어부를 포함하고, 제어부는, 인버터부 내의 복수의 스위칭 소자의 스위칭 주파수가, 계통의 주파수 보다 높도록 제어함으로써, 태양전지 모듈로부터의 직류 전원의 레벨 변환 없이 교류 전원을 출력할 수 있게 된다.
이에 따라, 전압 승압 없이, 교류 전원 출력이 가능하게 되어, 전력 변환시의 손실 저감된 고효율의 태양광 모듈을 제공할 수 있게 된다.
도 1은 종래의 태양광 모듈을 도시한 도면이다.
도 2a는 본 발명의 일 실시예에 따른 태양광 모듈을 도시한 도면이다.
도 2b는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 태양광 모듈을 도시한 도면이다.
도 3a는 도 2a 또는 도 2b의 태양광 모듈의 배면의 일예를 도시한 도면이다.
도 3b는 도 2a 또는 도 2b의 태양광 모듈의 배면의 다른 예를 도시한 도면이다.
도 4a 내지 도 4b는 도 3a의 정션박스 내부의 회로도를 도시한 도면이다.
도 4c는 도 3b의 정션박스와 제2 정션박스 내부의 회로도를 도시한 도면이다.
도 5는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 태양광 모듈을 도시한 도면이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 태양광 모듈의 정면도이다.
도 7은 도 6의 태양광 모듈의 배면도이다.
도 8은 도 6의 태양전지 모듈의 분해 사시도이다.
도 9는 도 6의 태양전지 모듈에서 음영이 없는 경우를 예시하는 도면이다.
도 10은 도 6의 태양전지 모듈에서 음영이 발생한 경우를 예시하는 도면이다.
도 11은 본 발명의 실시예에 따른 태양광 모듈의 동작 방법을 도시한 순서도이다.
도 12a 내지 도 12b는 도 11의 제어 방법 설명에 참조되는 도면이다.
도 13은 도 2a의 태양광 모듈 내의 태양전지의 일예를 도시한 도면이다.
도 14a 내지 도 14d는 도 13의 태양전지를 구비하는 태양전지 모듈의 다양한 예를 도시한 도면이다.
이하에서는 도면을 참조하여 본 발명을 보다 상세하게 설명한다.
이하의 설명에서 사용되는 구성요소에 대한 접미사 "모듈" 및 "부"는 단순히 본 명세서 작성의 용이함만이 고려되어 부여되는 것으로서, 그 자체로 특별히 중요한 의미 또는 역할을 부여하는 것은 아니다. 따라서, "모듈" 및 "부"는 서로 혼용되어 사용될 수도 있다.
도 1은 종래의 태양광 모듈을 도시한 도면이다.
먼저, 도 1의 태양광 모듈(1)은, 직류 전원을 출력하는 태양전지 모듈(5), 태양전지 모듈(5)로부터의 직류 전원(Vp1)의 전원을 레벨 변환하는 컨버터부(6), 컨버터부(6)로부터의 직류 전원을 교류 전원으로 변환하는 인버터부(7)를 구비할 수 있다.
인버터부(7)에서 변환된 교류 전원은 계통(9)으로 공급될 수 있다.
태양전지 모듈(5)은, 복수의 태양전지를 구비할 수 있다.
통상 태양전지는, 대략 0.5V의 직류 전원을 출력할 수 있으며, 대략 60개의 태양 전지를 구비하는 태양전지 모듈(5)은, 대략 30V의 직류 전원을 출력하게 된다.
한편, 그리드(9)의 실효(root mean square; RMS) 전압 레벨이 대략 220V인 경우, 그리드(9)의 피크치는, 대략 312V 이상일 수 있다.
이에, 컨버터부(60)는, 태양전지 모듈(5)로부터의 대략 30V 전압을, 대략 10배 이상 승압시켜야 한다.
결국, 컨버터부(60)는, 11배 이상의 승압을 위해, 트랜스포머, 스위칭 소자 등 다양한 회로 소자들이 필요하게 된다. 그러나, 이러한 회로 소자 등에 의한, 전력 변환시의 손실이 발생하게 된다.
이러한 점을 해결하기 위해, 본 발명에서는, 별도의 승압이 필요없는 고전압의 직류 전원을 출력하는 태양전지 모듈을 사용하는 것으로 한다. 이에 따라, 도 1의 컨버터부(6)가 필요 없게 된다. 결국, 본 발명에 의하면, 태양전지 모듈로부터의 직류 전원의 레벨 변환 없이 교류 전원을 출력할 수 있게 된다. 이에 대해서는, 도 2a를 참조하여 기술한다.
도 2a는 본 발명의 일 실시예에 따른 태양광 모듈을 도시한 도면이다.
도면을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른, 태양광 모듈(50a)은, 복수의 태양 전지를 구비하는 태양전지 모듈(100)과, 태양전지 모듈(100)로부터의 직류 전원(Vp2)을 수신하고, 태양전지 모듈(100)로부터의 직류 전원의 레벨 변화 없이, 태양전지 모듈(100)로부터의 직류 전원을 교류 전원으로 변환하여 출력하는 인버터부(540)를 포함하는 것으로 한다. 이에 의해, 태양전지 모듈(100)로부터의 직류 전원의 레벨 변환 없이 교류 전원을 출력할 수 있게 된다.
이에 따라, 전압 승압 없이, 교류 전원 출력이 가능하게 되어, 전력 변환시의 손실 저감된 고효율의 태양광 모듈(50)을 제공할 수 있게 된다.
특히, 직류 전원 레벨 변환을 위한 컨버터, 특히 dc/dc 컨버터가 생략됨으로써, 회로 구현이 간소화되게 된다.
특히, 컨버터 내부에 구비되어야 하는 트랜스포머 등이 생략됨으로써, 전력 변환 손실, 발열 등이 상당히 저감되게 된다.
한편, 태양전지 모듈(100)로부터의 직류 전압(Vp2)의 레벨은, 계통(90) 전압의 피크치 보다 큰 것이 바람직하다. 예를 들어, 태양전지 모듈(100)로부터의 직류 전압(Vp2)의 레벨은, 대략 312V 이상, 보다 구체적으로는, 대략 400V 이상인 것이 바람직하다.
예를 들어, 60개의 태양전지 셀이 배치되는 경우, 각 태양전지 셀은, 대략, 6.7 V 이상이 전압을 출력하는 것이 바람직하다. 이러한 고전압 출력의 태양전지 모듈은, 도 13에서 설명하는, 멀터 커팅 셀(multi cutting cell) 방식에 의해 구현될 수 있다. 이에 대해서는, 도 13을 참조하여 기술한다.
이에 의해, 직류 전압(Vp2)의 레벨 변화 없이, 바로, 인버터부(540)에서 스위칭을 통해, 교류 전원을 출력할 수 있게 된다.
한편, 본 발명의 실시예에 따른 태양광 모듈(50a)은, 태양전지 모듈(100)로부터의 직류 전압(Vp2)의 레벨은, 계통(90) 전압의 피크치 보다 큰 지 여부를 판단하고, 해당하는 경우, 인버터부(540)에서, 교류 전원이 출력되도록 할 수 있다. 이에 따라, 안정적으로 교류 전원이 출력되도록 할 수 있게 된다.
한편, 인버터부(540)는, 서로 직렬 연결되는 제1 상암 스위칭 소자(Sa)와, 제1 하암 스위칭 소자(S'a)와, 제1 상암 스위칭 소자(Sa), 및 제1 하암 스위칭 소자(S'a)에, 병렬 접속되며, 서로 직렬 연결되는, 제2 상암 스위칭 소자(Sb)와, 제2 하암 스위칭 소자(S'b)를 구비할 수 있다.
한편, 도 1의 태양광 모듈(6)의 경우, 인버터부(7)의 스위칭 주파수는, 대략 대략 50 또는 60Hz일 수 있으며, 그 대신, 컨버터부(60)의 스위칭 주파수가, 수백 또는 수천 Hz일 수 있다.
한편, 본 발명에서는, 컨버터부가 생략되므로, 인버터부(540) 내의, 제1 및 제2 상암 스위칭 소자(Sb), 및 제1 및 제2 하암 스위칭 소자(S'b)의 스위칭 주파수는, 계통(90)의 주파수 보다 큰 것이 바람직하다.
예를 들어, 계통(90)의 주파수가 대략 50 또는 60Hz인 경우, 인버터부(540) 내의, 제1 및 제2 상암 스위칭 소자(Sb), 및 제1 및 제2 하암 스위칭 소자(S'b)의 스위칭 주파수는, 그 보다 큰 수백 또는 수천 Hz인 것이 바람직하다.
이에 의해, 인버터부(540)는, 고속 스위칭에 의해, 50 또는 60Hz의 주파수를 가지는 교류 전원을 출력할 수 있게 된다.
한편, 도 2a의 태양광 모듈(50a)은, 태양전지 모듈(100)로부터의 직류 전원을 저장하는 커패시터부(520)를 더 구비할 수 있다.
이에 따라, 인버터부(540)는, 커패시터부(520)에 저장된 직류 전원을 교류 전원으로 변환할 수 있다
한편, 커패시터부(520)와, 인버터부(540)는, 태양전지 모듈(100)의 배면에 위치하는, 정션 박스(200) 내에 배치될 수 있다.
도 2b는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 태양광 모듈을 도시한 도면이다.
도면을 참조하면, 도 2b의 태양광 모듈(50b)은, 도 2a의 태양광 모듈(50a)은, 커패시터부(520)와, 인버터부(540) 외에, 추가로, 바이패스 다이오드부(510)를 더 구비할 수 있다.
즉, 도 2b의 태양광 모듈(50b)은, 태양전지 모듈(100)로부터의 직류 전원을 바이패스하는 바이패스 다이오드부(510)를 더 포함할 수 있다.
이에, 커패시터부(Cx)는, 바이패스 다이오드부(510)로부터의 직류 전원을 저장할 수 있다.
한편, 바이패스 다이오드부(510), 커패시터부(Cx)와, 인버터부(540)는, 태양전지 모듈(100)의 배면에 위치하는, 정션 박스(200) 내에 배치될 수 있다.
도 3a는 도 2a 또는 도 2b의 태양광 모듈의 배면의 일예를 도시한 도면이다.
도면을 참조하면, 태양광 모듈(50)의 배면 또는 태양전지 모듈(100)의 배면에, 정션 박스(200)가 배치되 수 있다.
태양전지 모듈(도 6의 100)은, 복수의 태양 전지(SLC1,...SLCn)와, 태양 전지 중 제1 태양 전지(SLC1)에 접속되는 제1 도전성 라인(135a)과, 태양 전지 중 제2 태양 전지(SLCn)에 접속되는 제2 도전성 라인(135d)을 구비할 수 있다.
한편, 서로 직렬 접속되는 복수의 태양 전지(SLC1,...SLCn) 중, 첫번째 태양 전지(SLC1)에는 제1 도전성 라인(135a)가 접속될 수 있으며, 마지막 태양전지(SLCn)에는 제2 도전성 라인(135d)가 접속될 수 있다.
제1 도전성 라인(135a)과 제2 도전성 라인(135d)은, 태양전지 모듈의 전면에서 배면으로 개구를 통해 연장될 수 있으며, 정션 박스 내부의 회로 소자에 접속될 수 있다.
예를 들어, 도 2a와 같이, 정션 박스(200) 내에, 커패시터부(Cx)와, 인버터부(540)가 배치되는 경우, 제1 도전성 라인(135a)과 제2 도전성 라인(135d)은, 커패시터부(Cx)의 양단에 접속될 수 있다.
다른 예로, 도 2b와 같이, 정션 박스(200) 내에, 바이패스 다이오드부(510), 커패시터부(Cx)와, 인버터부(540)가 배치되는 경우, 제1 도전성 라인(135a)과 제2 도전성 라인(135d)은, 바이패스 다이오드부(510)의 양단에 접속될 수 있다.
도 3b는 도 2a 또는 도 2b의 태양광 모듈의 배면의 다른 예를 도시한 도면이다.
도면을 참조하면, 도 3b는 도 3a와 달리, 제2 정션 박스(201)가, 태양광 모듈(50)의 배면 또는 태양전지 모듈(100)의 배면에, 더 배치되는 것에 그 차이가 있다. 이때, 제2 정션 박스(201)와 정션 박스(200)는, 이격되어 배치되는 것이 바람직하다.
도면과 같이, 제2 정션 박스(201) 내에, 커패시터부(Cx)가 배치되고, 정션 박스(200) 내에, 인버터부(540)가 배치되는 경우, 제1 도전성 라인(135a)과 제2 도전성 라인(135d)은, 커패시터부(Cx)의 양단에 접속될 수 있다.
한편, 도면과 달리, 제2 정션 박스(201) 내에, 바이패스 다이오드부(510)가 배치되고, 정션 박스(200) 내에, 커패시터부(Cx), 인버터부(540)가 배치되는 것도 가능하다.
이러한 경우, 제1 도전성 라인(135a)과 제2 도전성 라인(135d)은, 커패시터부(Cx)의 양단에 접속될 수 있다.
도 4a 내지 도 4b는 도 3a의 정션박스 내부의 회로도를 도시한 도면이다.
먼저, 도 4a를 참조하면, 정션 박스(200)는, 커패시터부(520), 인버터부(540)를 구비할 수 있다.
한편, 도 4a의 정션 박스(200)는, 커패시터(Cx), 입력 전류 감지부(A), 입력 전압 감지부(B), 인버터 입력전류 검출부(C), 인버터 입력전압 검출부(D), 인버터 출력 전류 검출부(E), 인버터 출력 전압 검출부(F)를 더 구비할 수 있다.
한편, 도 4a의 정션 박스(200)는, 컨버터부와 바이패스 다이오드부를 구비하지 않는 것을 특징으로 한다.
커패시터부(520)는, 태양전지 모듈(100)로부터의 직류 전원을 저장할 수 있다.
특히, 커패시터부(520) 양단에, 상술한 바와 같이, 제1 도전성 라인(135a)과 제2 도전성 라인(135d)이 접속될 수 있다.
한편, 도면에서는, 커패시터부(520)가 서로 병렬 연결되는 복수의 커패시터(Ca,Cb,Cc)를 구비하는 것으로 예시하나, 이와 달리, 복수의 커패시터가, 직병렬 혼합으로 접속되거나, 직렬로 접지단에 접속되는 것도 가능하다. 또는, 커패시터부(520)가 하나의 커패시터만을 구비하는 것도 가능하다.
인버터부(540)는, 커패시터부(520)에 저장된 직류 전원을 교류 전원으로 변환할 수 있다.
도면에서는, 풀 브릿지 인버터(full-bridge inverter)를 예시한다. 즉, 각각 서로 직렬 연결되는 상암 스위칭 소자(Sa,Sb) 및 하암 스위칭 소자(S'a,S'b)가 한 쌍이 되며, 총 두 쌍의 상,하암 스위칭 소자가 서로 병렬(Sa&S'a,Sb&S'b)로 연결된다. 각 스위칭 소자(Sa,S'a,Sb,S'b)에는 다이오드가 역병렬로 연결될 수 있다.
인버터부(540) 내의 스위칭 소자들(Sa,S'a,Sb,S'b)은, 제어부(550)로부터의 인버터 스위칭 제어신호에 기초하여, 턴 온/오프 동작할 수 있다. 이에 의해, 소정 주파수를 갖는 교류 전원이 출력될 수 있다.
특히, 인버터부(540)는, 그리드(grid)의 교류 주파수와 동일한 주파수(대략 60Hz 또는 50Hz)를 갖는 교류 전원을 출력할 수 있다.
한편, 커패시터(Cx)는, 컨버터부(530)와 인버터부(540) 사이에, 배치될 수 있다.
한편, 커패시터(Cx)의 양단을 dc단이라 명명할 수 있으며, 이에 따라, 커패시터(Cx)는 dc단 커패시터라 명명될 수도 있다.
한편, 입력 전류 감지부(A)는, 태양전지 모듈(100)에서 커패시터부(520)로 공급되는 입력 전류(iCx)를 감지할 수 있다.
한편, 입력 전압 감지부(B)는, 태양전지 모듈(100)에서 커패시터부(520)로 공급되는 입력 전압(VCx)을 감지할 수 있다. 여기서, 입력 전압(VCx)은, 커패시터부(520) 양단에 저장된 전압과 동일할 수 있다.
감지된 입력 전류(iCx)와 입력 전압(vCx)은, 제어부(550)에 입력될 수 있다.
한편, 인버터 입력전류 검출부(C)는, 인버터부(540)에 입력되는 전류(ic2), 즉 dc단 전류를 감지하며, 인버터 입력전압 검출부(D)는, 인버터부(540)에 입력되는 전압(vc2), 즉 dc 단 전압을 감지할 수 있다. 감지된 출력전류(ic2)와 출력전압(vc2)은, 제어부(550)에 입력될 수 있다.
한편, 인버터 출력 전류 검출부(E)는, 인버터부(540)에서 출력되는 전류(ic3)를 감지하며, 인버터 출력 전압 검출부(F)는, 인버터부(540)에서 출력되는 전압(vc3)을 감지할 수 있다. 검출된 전류(ic3)와 전압(vc3)은, 제어부(550)에 입력된다.
한편, 제어부(550)는, 인버터부(540)의 각 스위칭 소자(Sa,S'a,Sb,S'b)를 제어하는 인버터 제어 신호를 출력할 수 있다. 특히, 제어부(550)는, 검출된 입력전류(iCx), 입력 전압(vCx), 출력전류(ic2), 출력전압(vc2), 출력전류(ic3), 또는 출력전압(vc3) 중 적어도 하나에 기초하여, 인버터부(540)의 각 스위칭 소자(Sa,S'a,Sb,S'b)의 턴 온 타이밍 신호를 출력할 수 있다.
한편, 제어부(550)는, 태양전지 모듈(100)로부터의 직류 전압의 레벨이, 계통 전압의 피크치 보다 큰 경우, 인버터부(540)에서, 교류 전원이 출력되도록 제어할 수 있다.
한편, 제어부(550)는, 인버터부(540) 내의, 제1 및 제2 상암 스위칭 소자(Sb), 및 제1 및 제2 하암 스위칭 소자(S'b)의 스위칭 주파수는, 계통의 주파수 보다 높도록, 제어할 수 있다.
이에 따라, 컨버터부가 생략됨에도 불구하고, 인버터부(540)를 통해, 계통 주파수에 대응하는 교류 전원을 출력할 수 있게 된다.
한편, 제어부(550)는, 태양전지 모듈(100)로부터의 직류 전압의, 각 전압 별 전력을 연산하고, 연산된 전력 중 최대 전력에 대응하는 태양전지 모듈(100)로부터의 직류 전압을 이용하여, 인버터부(540)가, 교류 전원 변환을 수행하도록 제어할 수 있다.
즉, 제어부(550)는, 태양전지 모듈(100)에 대한, 최대 전력 지점을 연산하고, 그에 따라, 최대 전력에 해당하는 직류 전원을 출력하도록, 인버터부(540)를 제어할 수 있다.
이에 따라, 컨버터부가 생략됨에도 불구하고, 인버터부(540)를 통해, 전력 추종 제어, 특히 최대 전력 추종 제어를 수행할 수 있게 된다.
한편, 본 발명의 실시예에 관련하여, 제어부(550)는, 입력 전류 검출부(A)에서 검출된 입력 전류(iCx), 또는 입력 전압 검출부(B)에서 검출된 입력 전압(vCx)에 기초하여, 복수의 태양 전지 중 일부에 음영이 발생하였는 지 여부를 판단하고, 음영이 발생한 경우, 음영 발생 전에 공급하던 제1 전류(Impp1) 보다 레벨이 작은 제2 전류(Impp2)을 공급하도록 제어할 수 있다. 이에 따라, 음영 발생시에 바이패스 다이오드가 없더라도 핫 스팟 발생 가능성을 저감시킬 수 있게 된다.
한편, 제어부(550)는, 음영이 발생한 경우, 음영 발생 전에 태양전지에 흐르는 제1 전류(Impp1) 보다 레벨이 작은 제2 전류(Impp2)가 태양전지, 또는 태양전지 모듈(100)에 흐르도록 제어할 수 있다.
한편, 제어부(550)는, 태양전지 모듈(100) 내에 핫 스팟이 발생하지 않도록 제어할 수 있다. 즉, 상술한 바와 같이, 제어부(550)는, 음영이 발생한 경우, 음영 발생 전에 공급하던 제1 전류(Impp1) 보다 레벨이 작은 제2 전류(Impp2)을 공급하도록 제어할 수 있다.
한편, 제어부(550)는, 입력 전압 검출부(B)에 검출된 입력 전압(VCx)의 전압 변화율이 소정치 이상인 경우, 음영이 발생한 것으로 판단하고, 태양전지 모듈(100) 내에 핫 스팟이 발생하지 않도록, 제1 전류(Impp1) 보다 레벨이 작은 제2 전류(Impp2)을 공급하도록 제어할 수 있다.
한편, 제어부(550)는, 태양전지 모듈(100)에서 음영이 발생하는 경우, 음영이 발생한 태양전지 모듈(100)에서 공급되는 직류 전압 구간에 대해, 최대 전력 지점을 산출하며, 산출된 복수의 최대 전력 지점 중 최대값을 최대 전력 지점으로 결정하고, 최대 전력 지점에 대응하는 제2 전압(Vmpp2)을 공급하도록 제어할 수 있다.
한편, 제어부(550)는, 음영이 발생하는 경우, 음영이 발생한 태양전지 모듈(100)에서 공급 가능한 직류 전압 구간에서의, 전압 대비 전력 곡선의 변곡점을 연산하고, 연산된 변곡점을 최대 전력 지점(mpp2)을 산출할 수 있다. 그리고, 최대 전력 지점(mpp2)에 대응하여, 태양전지 모듈(100)에서 제2 전압(Vmpp2)을 공급하도록 제어할 수 있다.
다음, 도 4b의 정션 박스(200)는, 도 4a의 정션 박스(200)와 유사하나,
먼저, 도 4b를 참조하면, 정션 박스(200)는, 커패시터부(520), 인버터부(540) 외에, 바이패스 다이오드부(510)를 추가로 더 구비할 수 있다.
한편, 도 4b의 정션박스(200)는, 컨버터부를 구비하지 않는 것을 특징으로 한다.
한편, 바이패스 다이오드부(510) 양단에, 상술한 바와 같이, 제1 도전성 라인(135a)과 제2 도전성 라인(135d)이 접속될 수 있다.
도 4c는 도 3b의 정션박스와 제2 정션박스 내부의 회로도를 도시한 도면이다.
도면을 참조하면, 정션 박스(200)는, 도 4a 또는 도 4b와 같이, 커패시터부(520), 인버터부(540) 외에, 바이패스 다이오드부(510)를 추가로 더 구비할 수 있다.
한편, 도 4c에 따르면, 정션 박스(200)와 이격된 제2 정션박스(201)가 태양전지 모듈의 이면에 배치되며, 제2 정션박스(201)는, 바이패스 다이오드부(510)를 구비할 수 있다.
한편, 바이패스 다이오드부(510) 양단에, 상술한 바와 같이, 제1 도전성 라인(135a)과 제2 도전성 라인(135d)이 접속될 수 있다.
도 5는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 태양광 모듈을 도시한 도면이다.
도면을 참조하면, 도 5의 태양광 모듈(50c)은, 도 2a의 태양광 모듈(50a)과 유사하게, 컨버터부가 생략되고, 커패시터부(520)와, 인버터부(540)를 구비할 수 있다.
다만, 도 2a의 인버터부(540)의 내부 회로와, 도 5의 태양광 모듈(50c) 내의 인버터부(540)의 내부 회로에서 그 차이가 있다.
도 5의 태양광 모듈(50c) 내의 인버터부(540)는, 제1 내지 제4 다이오드 소자(D1~D4)와, 제1 내지 제4 스위칭 소자(S1~S4), 및 제1 및 제2 인덕터 소자(L1,L2)를 구비할 수 있다.
입력 단자인 a 노드와 b 노드 사이에, 서로 직렬 접속되는 제1 다이오드 소자(D1) 및 제3 스위칭 소자(Q3)가 한 쌍을 이루고, 서로 직렬 접속되는 제2 다이오드 소자(D2) 및 제4 스위칭 소자(Q4)가 한 쌍을 이루고, 서로 직렬 접속되는 제1 스위칭 소자(Q1), 및 제3 다이오드 소자(D3)가 한 쌍을 이루고, 서로 직렬 접속되는 제2 스위칭 소자(Q2), 및 제4 다이오드 소자(D4)가 한 쌍을 이룬다.
그리고, 제1 다이오드 소자(D1) 및 제3 스위칭 소자(Q3) 사이의 노드와, 제1 스위칭 소자(Q1) 및 제3 다이오드 소자(D3) 사이의 노드 사이에, 제1 인덕터(L1)가 배치된다.
그리고, 제2 다이오드 소자(D2) 및 제4 스위칭 소자(Q4) 사이의 노드와, 제2 스위칭 소자(Q2) 및 제4 다이오드 소자(D4) 사이의 노드 사이에, 제2 인덕터(L2)가 배치된다.
즉, 입력 단자인 a 노드와 b 노드 사이에, 제1 다이오드 소자(D1), 제2 다이오드 소자(D2), 제1 스위칭 소자(Q1), 제2 스위칭 소자(Q2)가, 서로 병렬 접속되며, 제1 다이오드 소자(D1), 제2 다이오드 소자(D2), 제1 스위칭 소자(Q1), 제2 스위칭 소자(Q2) 각각에, 제3 스위칭 소자(Q3), 제4 스위칭 소자(Q4), 제3 다이오드 소자(D3), 제4 다이오드 소자(D4)가 각각 직렬 접속된다.
그리고, 제1 다이오드 소자(D1) 및 제3 스위칭 소자(Q3) 사이의 노드와, 제1 스위칭 소자(Q1) 및 제3 다이오드 소자(D3) 사이의 노드 사이에, 제1 인덕터(L1)가 배치된다.
그리고, 제2 다이오드 소자(D2) 및 제4 스위칭 소자(Q4) 사이의 노드와, 제2 스위칭 소자(Q2) 및 제4 다이오드 소자(D4) 사이의 노드 사이에, 제2 인덕터(L2)가 배치된다.
제어부(550)는, 도 5c의 각 스위칭 소자(Q1~Q4)의 스위칭 동작을 제어할 수 있다. 특히, 각 스위칭 소자(Q1~Q4)의 스위칭 주파수가, 수백 또는 수천 Hz로서, 계통의 주파수 보다 높도록 제어할 수 있다. 이에 의해, 컨버터부 없이, 인버터부(540)를 통해, 교류 전원을 출력할 수 있게 된다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 태양광 모듈의 정면도이고, 도 7은 도 6의 태양광 모듈의 배면도이다.
도면을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 태양광 모듈(50)은, 태양전지 모듈(100), 태양전지 모듈(100)의 배면에 위치하는 정션 박스(200)를 포함할 수 있다.
정션 박스(200) 내에는, 태양전지 모듈(100)에서 공급되는 직류 전원을 교류 전원으로 변환하는 인버터부(도 2a, 도 2b, 도 5의 540)가 구비될 수 있다.
태양전지 모듈(100)은, 복수의 태양 전지(SLCx,...SLCn)와, 태양 전지 중 제1 태양 전지(SLCx)에 접속되는 제1 도전성 라인(135a)과, 태양 전지 중 제2 태양 전지(SLCn)에 접속되는 제2 도전성 라인(135d)을 구비할 수 있다.
복수의 태양 전지(SLCx,...SLCn)는, 직렬 또는 직병렬 혼합으로 연결될 수 있다. 도면에서는, 60개의 태양 전지가 서로 직렬 접속되는 것을 예시한다.
한편, 서로 직렬 접속되는 복수의 태양 전지(SLCx,...SLCn) 중, 첫번째 태양 전지(SLCx)에는 제1 도전성 라인(135a)가 접속될 수 있으며, 마지막 태양전지(SLCn)에는 제2 도전성 라인(135d)가 접속될 수 있다.
제1 도전성 라인(135a)과 제2 도전성 라인(135d)은, 태양전지 모듈(100)의 전면에서 배면으로 개구를 통해 연장될 수 있다.
한편, 태양전지 모듈(100)의 배면으로 연장된, 제1 도전성 라인(135a)과 제2 도전성 라인(135d)은, 도 2a 또는 도 5와 같이, 커패시터부(520)에 접속될 수 있다. 또는, 도 2b와 같이, 바이패스 다이오드부(510)에 접속될 수 있다.
한편, 태양전지 모듈(100)의 배면으로 연장된, 제1 도전성 라인(135a)과 제2 도전성 라인(135d)은, 정션 박스(200) 내에, 커패시터부(520), 바이패스 다이오드부(510) 등이 모두 생략된 경우, 바로 인버터부(540)에 접속될 수 있다.
이러한 구조에 의하면, 정션박스(200) 내에, 컨버터부가 구비되지 않으며, 이에 따라, 제조 비용이 저감될 수 있는 효과가 있다.
한편, 도 2b와 같이, 바이패스 다이오드부(510)가 구비되는 태양광 모듈(50b)의 경우, 복수의 태양 전지 중 일부에 음영이 발생하더라도, 바이패스 다이오드의 턴 온에 의해, 핫 스팟(hot spot)이 발생하지 않게 된다.
한편, 도 2a와 같이, 태양광 모듈(50a)에 바이패스 다이오드가 구비되지 않은 상태에서, 복수의 태양 전지 중 일부에 음영이 발생하는 경우, 핫 스팟(hot spot)이 발생할 수 있게 된다.
이러한 점을 해결하기 위해, 본 발명에서는, 제어부(550)가, 복수의 태양 전지 중 일부에 음영이 발생한 경우, 음영 발생 전에 공급하던 제1 전류 보다 레벨이 작은 제2 전류를 공급하도록 제어한다.
즉, 제어부(550)는, 음영 발생을 감지하는 경우, 음영 발생 전에 공급하던 제1 전류 보다 레벨이 작은 제2 전류를 공급하도록 제어함으로써, 음영 영역 부근에서 온도가 상승하는 현상인 핫 스팟 발생 가능성을 저감시킬 수 있게 된다. 따라서, 안정적으로 태양광 모듈(50)을 구동할 수 있게 된다.
이러한 방식에 대해서는, 도 11 이하를 참조하여 보다 상세히 기술한다.
한편, 도면에서는, 태양전지 모듈(100)의 전면에, 10개의 태양전지가 하나의 스트링이 되어, 총 6개의 스트링(140a,140b,140c,140d,140e,140f)이 형성되는 것을 예시한다.
한편, 전체 태양전지(SLCx,...SLCn)가 서로 직렬 접속되도록 하기 위해, 스트링과 스트링 사이에, 버스 리본이 접속될 수 있다.
도면에서는, 태양전지 모듈(100)의 하단에, 제1 스트링(140a)과 제2 스트링(140b) 사이에 접속되는 제1 버스 리본(145a), 제3 스트링(140c)과 제4 스트링(140d) 사이에 접속되는 제3 버스 리본(145c), 제5 스트링(140e)과 제6 스트링(140f) 사이에 접속되는 제5 버스 리본(145e)을 예시한다.
또한, 도면에서는, 태양전지 모듈(100)의 상단에, 제2 스트링(140b)과 제3 스트링(140c) 사이에 접속되는 제2 버스 리본(145b), 제4 스트링(140d)과 제5 스트링(140e) 사이에 접속되는 제4 버스 리본(145c)을 예시한다.
즉, 제1 스트링 내지 제6 스트링(140a~140f) 중 제1 스트링(140a)의 상단부와 제6 스트링(140f)의 상단부를 제외한, 각 스트링의 상단부, 하단부에는, 도면과 같이 버스 리본(145a~145f)이 접속될 수 있다.
한편, 제1 도전성 라인(135a)과 제2 도전성 라인(135d)은, 버스 리본(145a~145f)이 접속되지 않은 태양전지 스트링의 단부인, 제1 스트링(140a)의 상단부와 제6 스트링(140f)의 상단부에, 각각 접속되며, 태양전지 모듈(100)에 형성된 개구부를 통해, 태양전지 모듈(100)의 배면에 연장되고, 태양 전지 모듈의 배면에 배치되는 정션 박스(200) 내부의 회로 소자(커패시터부(520) 또는 바이패스 다이오드부(510)에 접속될 수 있다.
도 8은 도 6의 태양전지 모듈의 분해 사시도이다.
도 8을 참조하면, 도 3의 태양전지 모듈(100)은, 복수의 태양 전지(130)를 포함할 수 있다. 그 외, 복수의 태양전지(130)의 하면과 상면에 위치하는 제1 밀봉재(120)와 제2 밀봉재(150), 제1 밀봉재(120)의 하면에 위치하는 후면 기판(110) 및 제2 밀봉재(150)의 상면에 위치하는 전면 기판(160)을 더 포함할 수 있다.
먼저, 태양전지(130)는, 태양전지(130)는, 태양 에너지를 전기 에너지로 변화하는 반도체 소자로써, 실리콘 태양전지(silicon solar cell), 화합물 반도체 태양전지(compound semiconductor solar cell) 및 적층형 태양전지(tandem solar cell), 염료감응형 또는 CdTe, CIGS형 태양전지 등일 수 있다.
태양전지(130)는 태양광이 입사하는 수광면과 수광면의 반대측인 이면으로 형성된다. 예를 들어, 태양전지(130)는, 제1 도전형의 실리콘 기판과, 실리콘 기판상에 형성되며 제1 도전형과 반대 도전형을 가지는 제2 도전형 반도체층과, 제2 도전형 반도체층의 일부면을 노출시키는 적어도 하나 이상의 개구부를 포함하며 제2 도전형 반도체층 상에 형성되는 반사방지막과, 적어도 하나 이상의 개구부를 통해 노출된 제 2 도전형 반도체층의 일부면에 접촉하는 전면전극과, 상기 실리콘 기판의 후면에 형성된 후면전극을 포함할 수 있다.
각 태양전지(130)는, 전기적으로 직렬 또는 병렬 또는 직병렬로 연결될 수 있다. 구체적으로, 복수의 태양 전지(130)는, 리본(133)에 의해 전기적으로 접속될 수 있다. 리본(133)은, 태양전지(130)의 수광면 상에 형성된 전면 전극과, 인접한 다른 태양전지(130)의 이면 상에 형성된 후면 전극집전 전극에 접합될 수 있다.
도면에서는, 리본(133)이 2줄로 형성되고, 이 리본(133)에 의해, 태양전지(130)가 일렬로 연결되어, 태양전지 스트링(140)이 형성되는 것을 예시한다.
이에 의해, 도 6에서 설명한 바와 같이, 6개의 스트링(140a,140b,140c,140d,140e,140f)이 형성되고, 각 스트링은 10개의 태양전지를 구비할 수 있다.
후면 기판(110)은, 백시트로서, 방수, 절연 및 자외선 차단 기능을 하며, TPT(Tedlar/PET/Tedlar) 타입일 수 있으나, 이에 한정하는 것은 아니다. 또한, 도 6에서는 후면 기판(110)이 직사각형의 모양으로 도시되어 있으나, 태양전지 모듈(100)이 설치되는 환경에 따라 원형, 반원형 등 다양한 모양으로 제조될 수 있다.
한편, 후면 기판(110) 상에는 제1 밀봉재(120)가 후면 기판(110)과 동일한 크기로 부착되어 형성될 수 있고, 제1 밀봉재(120) 상에는 복수의 태양전지(130)가 수 개의 열을 이루도록 서로 이웃하여 위치할 수 있다.
제2 밀봉재(150)는, 태양전지(130) 상에 위치하여 제1 밀봉재(120)와 라미네이션(Lamination)에 의해 접합할 수 있다.
여기에서, 제1 밀봉재(120)와, 제2 밀봉재(150)는, 태양전지의 각 요소들이 화학적으로 결합할 수 있도록 한다. 이러한 제1 밀봉재(120)와 제2 밀봉재(150)는, 에틸렌 초산 비닐 수지 (Ethylene Vinyl Acetate;EVA) 필름 등 다양한 예가 가능하다.
한편, 전면 기판(160)은, 태양광을 투과하도록 제2 밀봉재(150) 상에 위치하며, 외부의 충격 등으로부터 태양전지(130)를 보호하기 위해 강화유리인 것이 바람직하다. 또한, 태양광의 반사를 방지하고 태양광의 투과율을 높이기 위해 철분이 적게 들어간 저철분 강화유리인 것이 더욱 바람직하다.
도 9는 도 6의 태양전지 모듈에서 음영이 없는 경우를 예시하는 도면이다.
도면을 참조하여 설명하면, 6개의 태양전지 스트링(140a,140b,140c,140d,140e,140f) 중 제1 태양전지 스트링(140a)의 상단에 제1 도전성 라인(145a)가 접속되며, 제6 태양전지 스트링(140f)의 상단에 제2 도전성 라인(145d)가 접속된다.
한편, 음영이 없는 정상적인 태양 전지에서 발생하는 대략 6.7V의 전압이 발생하는 경우, 60개의 태양전지에서 대략 400V(=6.7V*60)의 직류 전원이 생성될 수 있다. 이때, 각 태양전지에서 흐르는 전류는, 대략 9A일 수 있다.
도 10은 도 6의 태양전지 모듈에서 음영이 발생한 경우를 예시하는 도면이다.
도면을 참조하면, 태양전지 모듈(100) 내의 6개의 태양전지 스트링(140a,140b,140c,140d,140e,140f) 중 제1 태양전지 스트링(140a)에, 음영(800)이 발생한 것이 예시된다.
음영(800)이 발생하는 경우, 제1 태양전지 스트링(140a) 내의 각 태양 전지는, 상술한 대략 6.7V의 직류 전원을 공급할 수 없게 된다. 예를 들어, 역전압(대략 -150V)이 발생될 수 있다.
또한, 음영(80)이 발생하는 경우, 제1 태양전지 스트링(140a) 내의 각 태양 전지에 흐르는 대략 3A로 낮아지며, 이에 따라 태양전지 모듈(100) 전체에서, 도 9의 9A의 전류가 흐르지 못하고, 3A의 전류가 흐르게 된다.
이에, 9A의 전류와 3A의 전류의 차이인, 6A의 전류가, 음영이 발생한 태양전지 부근에, 흐르게 되며, 이에 따라, 핫 스팟(hot spot)이 발생할 수 있게 된다.
한편, 도 2a와 같이, 바이패스 다이오드부와 컨버터부를 구비하지 않는 태양광 모듈(50)의 경우, 음영 발생에 의한 핫 스팟 발생 가능성이 더 높아지게 된다.
이러한 문제를 해결하기 위해, 본 발명의 태양광 모듈(50)은, 복수의 태양 전지 중 일부에 음영이 발생한 경우, 음영 발생 전에 공급하던 제1 전류(Impp1) 보다 레벨이 작은 제2 전류(Impp2)을 공급한다. 이에 따라, 음영 발생시에 바이패스 다이오드가 없더라도 핫 스팟 발생 가능성을 저감시킬 수 있게 된다.
이에 대해서는 도 11을 참조하여 보다 상세히 기술한다.
도 11은 본 발명의 실시예에 따른 태양광 모듈의 동작 방법을 도시한 순서도이고, 도 12a 내지 도 12b는 도 11의 제어 방법 설명에 참조되는 도면이다.
먼저, 도 11을 참조하면, 태양광 모듈(50)의 입력 전류 감지부(A), 입력 전압 감지부(B)는, 각각 입력 전류(Ic1)와 입력 전압(Vc1)을 검출한다(S910).
제어부(550)는, 입력 전류 감지부(A), 입력 전압 감지부(B)에서 검출되는 입력 전류(Ic1)와 입력 전압(Vc1)을 수신할 수 있다.
다음, 제어부(550)는, 입력 전압 감지부(B)에서 검출되는 입력 전압(Vc1)의 전압 변화율이 소정치 이상인 지 여부를 판단한다(S930). 그리고, 해당하는 경우, 핫 스팟이 발생하지 않도록 제어한다(S840).
제어부(550)는, 입력 전압 감지부(B)에서 검출되는 입력 전압(Vc1)의 전압 변화율을 주기적으로 체크할 수 있다.
도 10과 같이 음영(800)이 발생한 경우, 태양전지 모듈에서 공급되는 입력 직류 전원이, 대략 30V에서, 대략 25V로 변경될 수 있다.
이에 제어부(550)는, 전압 변화율이, 소정치(3V/sec 또는 3V/min) 이상인 경으, 태양전지 모듈(100)에 음영이 발생한 것으로 판단할 수 있다.
이에 제어부(550)는, 음영에 따른 핫 스팟이 발생하지 않도록, 음영 발생 전에 공급하던 제1 전류(Impp1) 보다 레벨이 작은 제2 전류(Impp2)을 공급하도록 제어할 수 있다.
도 12a는, 음영 발생 전의 태양전지 모듈에서 공급되는 전압 대비 전류 곡선(VIC1)과, 음영 발생 후의 태양전지 모듈에서 공급되는 전압 대비 전류 곡선(VIC2)를 예시한다.
한편, 도 12b는, 음영 발생 전의 태양전지 모듈에서 공급되는 전압 대비 전력 곡선(VPC1)과, 음영 발생 후의 태양전지 모듈에서 공급되는 전압 대비 전력 곡선(VPC2)를 예시한다.
도 12a, 및 도 12b에 따르면, 제어부(550)는, 음영 발생 전에, 최대 전력 검출 알고리즘(Maximum Power Point Tracking; MPPT)에 의해, 개방 전압(Voc)을 최대전압(V1)에서부터 감소시키면서, 각 전압 별, 전력을 연산하고, 연산된 전력이 최대 전력인지 여부를 판단한다.
V1 전압에서, Vmpp1 전압까지는 전력이 증가하므로, 연산된 전력을 갱신하여 저장한다. 그리고, Vmpp1 전압에서, V2 전압까지는 전력이 감소하므로, 결국, Vmpp1 전압에 해당하는 Pmpp1를 최대 전력으로 결정하게 된다.
이에 따라, 음영 발생 전에, 태양전지 모듈(100)은, Vmpp1 전압과, Impp1 전류를 공급하게 된다. 여기서, Vmpp1 전압은 대략 400V이고, Impp1 전류는, 대략 9A일 수 있다. 즉, 음영 발생 전에, 태양전지 모듈(100)은, 대략 3600W의 전력을 공급할 수 있다.
한편, 음영이 발생한 경우, 도 12a, 및 도 12b와 같이, 태양전지 모듈에서 공급되는 전압 대비 전류 곡선(VIC2)과, 태양전지 모듈에서 공급되는 전압 대비 전력 곡선(VPC2)으로 변경되게 된다.
이에 제어부(550)는, 음영 발생에 따른, 최대 전력 검출 알고리즘(Maximum Power Point Tracking; MPPT)에 의해, 개방 전압(Voc)을 최대전압(V1)에서부터 감소시키면서, 각 전압 별, 전력을 연산하고, 연산된 전력이 최대 전력인지 여부를 판단한다.
V1 전압에서, Vmpp2 전압까지는 전력이 증가하므로, 연산된 전력을 갱신하여 저장한다. 그리고, Vmpp2 전압에서, V2 전압까지는 전력이 감소하므로, 결국, Vmpp2 전압에 해당하는 Pmpp2를 최대 전력으로 결정하게 된다.
이때, Vmpp2 전압은, 도면에서와 같이, Vmpp1 전압 보다 레벨이 크게 된다.
이에 따라, 음영 발생 후에, 태양전지 모듈(100)은, Vmpp2 전압과, Impp2 전류를 공급하게 된다. 여기서, Vmpp2 전압은 대략 450V이고, Impp1 전류는, 대략 3A일 수 있다. 즉, 음영 발생 전에, 태양전지 모듈(100)은, 대략 1350W의 전력을 공급할 수 있다.
결국, 음영 발생시, 태양전지 모듈(100)은, 음영 발생 전보다 큰 전압을 공급하며, 음영 발생 전 보다 작은 전류를 공급하게 된다.
이와 같이, 음영이 발생한 태양전지 모듈(100)에서 공급되는 전류가 낮아지므로, 도 10의 음영(800) 영역에서, 온도가 상승하는 핫 스팟이 발생하지 않게 된다. 따라서, 음영 발생에도 불구하고, 그리고, 바이패스 다이오드가 없음에도 불구하고, 안정적으로 태양전지 모듈(100)을 동작시킬 수 있게 된다.
도 13은 도 2a의 태양광 모듈 내의 태양전지의 일예를 도시한 도면이다.
도면을 참조하면, 제1 태양 전지(1310)는, 대략 0.6V의 제1 직류 전압(Vce1)을 출력할 수 있다.
한편, 제1 태양 전지(1310)를 1회 커팅하면, 그 크기가 절반인, 제2 태양 전지(1320)가 생성된다. 제2 태양전지(1310)는, 제2 직류 전압(Vce2)을 출력할 수 있다. 제2 직류 전압(Vce2)은 대략, 0.6V일 수 있다.
한편, 2개의 제2 태양 전지(1320)에서 출력되는 전압은, 2*Vce2로서, 대략 1.2V일 수 있다. 이와 같이, 태양 전지를 커팅하면, 제1 태양 전지(1310)의 사이즈에서 출력되는 직류 전압의 크기가 커지게 된다.
한편, 제2 태양 전지(1320)를 다시 커팅하면, 그 크기가 절반인, 제3 태양 전지(1330)가 생성된다. 즉, 제1 태양 전지(1310)의 2회 커팅에 의해, 제3 태양 전지(1330)가 생성될 수 있다.
한편, 제3 태양전지(1320)는, 제3 직류 전압(Vce3)을 출력할 수 있다. 제3 직류 전압(Vce3)은 대략, 0.6V일 수 있다.
한편, 4개의 제3 태양 전지(1330)에서 출력되는 전압은, 4*Vce3로서, 대략 2.4V일 수 있다. 이와 같이, 태양 전지의 커팅횟수를 증가시킬수록, 제1 태양 전지(1310)의 사이즈에서, 출력되는 직류 전압의 크기가 커지게 된다.
이러한 특성을 이용하여, 도 2a에서 설명한 바와 같이, 태양 전지(1300)의 사이즈에서, 대략 6.7 V의 전압이 출력되는 경우, 60개의 태양 전지를 고려하면, 대략 400V 이상의 전압이, 도 2a의 태양 전지 모듈(100)에서 출력되게 된다.
따라서, 상술한 바와 같이, 컨버터부의 승압 없이, 바로 인버터부(540)를 이용한 교류 전원 변환이 가능하게 된다.
도 14a 내지 도 14d는 도 13의 태양전지를 구비하는 태양전지 모듈의 다양한 예를 도시한 도면이다.
먼저, 도 14a의 태양전지 모듈(100a)은, 도 13의 제1 태양 전지(1310)가, 4회 커팅되어, 4개의 제3의 태양전지(1330a~1330d)를 구비하는 것을 예시한다.
한편, 4개의 제3의 태양전지(1330a~1330d)는, 도면과 같이, 서로 이격되어 배치될 수 있다. 이에 따라, 태양전지 모듈(100a)은, 계통 전압의 피크치 보다 큰 레벨의 직류 전압을 출력할 수 있게 된다.
한편, 도면에서는, 태양전지 모듈(100a)의 전면에, 40개의 태양 전지(1330)가, 리본(RI)에 의해 전기적으로 접속되며, 총 6개의 스트링(140a,140b,140c,140d,140e,140f)이 형성되는 것을 예시한다.
한편, 전체 태양전지가 서로 직렬 접속되도록 하기 위해, 스트링과 스트링 사이에, 버스 리본이 접속될 수 있다.
도면에서는, 태양전지 모듈(100a)의 하단에, 제1 스트링(140a)과 제2 스트링(140b) 사이에 접속되는 제1 버스 리본(145a), 제3 스트링(140c)과 제4 스트링(140d) 사이에 접속되는 제3 버스 리본(145c), 제5 스트링(140e)과 제6 스트링(140f) 사이에 접속되는 제5 버스 리본(145e)을 예시한다.
또한, 도면에서는, 태양전지 모듈(100)의 상단에, 제2 스트링(140b)과 제3 스트링(140c) 사이에 접속되는 제2 버스 리본(145b), 제4 스트링(140d)과 제5 스트링(140e) 사이에 접속되는 제4 버스 리본(145c)을 예시한다.
한편, 제1 도전성 라인(135a)과 제2 도전성 라인(135d)은, 버스 리본(145a~145f)이 접속되지 않은 태양전지 스트링의 단부인, 제1 스트링(140a)의 상단부와 제6 스트링(140f)의 상단부에, 각각 접속되며, 태양전지 모듈(100a)에 형성된 개구부를 통해, 태양전지 모듈(100a)의 배면에 연장되고, 태양 전지 모듈의 배면에 배치되는 정션 박스(200) 내부의 회로 소자(커패시터부(520) 또는 바이패스 다이오드부(510)에 접속될 수 있다.
한편, 도면과 달리, 도 13의 제1 태양 전지(1310)가, 12회 커팅되어, 12개의 제3의 태양전지(1330a~1330l)를 구비하는 것이 가능하다. 이러한 경우, 60개의 태양 전지를 고려하면, 대략 400V 이상의 전압이, 태양 전지 모듈(100a)에서 출력되게 된다.
이에 따라, 태양전지 모듈(100a)은, 계통 전압의 피크치 보다 큰 레벨의 직류 전압을 출력할 수 있게 된다.
한편, 도 2a의 그리드(90)의 실효(root mean square; RMS) 전압 레벨이 대략 220V인 경우, 그리드(90)의 피크치는, 대략 156V 이상일 수 있다. 이러한 경우, 태양전지 모듈(100a)은 대략 200V 이상의 전압을 출력하는 것이 바람직하다.
따라서, 도 13의 제1 태양 전지(1310)가, 6회 커팅되어, 6개의 제3의 태양전지(1330a~1330d)를 구비하는 것이 바람직하다. 이러한 경우, 60개의 태양 전지를 고려하면, 대략 200V 이상의 전압이, 태양 전지 모듈(100a)에서 출력되게 된다.
다음, 도 14b의 태양전지 모듈(100b)은, 도 13의 제1 태양 전지(1310)가, 4회 커팅되어, 4개의 제3의 태양전지(1331a~1331d)를 구비하는 것을 예시한다.
한편, 도 14a와 달리, 태양전지 모듈(100b) 내의 4개의 태양전지(1331a~1331d)는, 도면과 같이, 서로 중첩될 수 있다. 도면에서는, 중첩 영역으로 Xa를 예시한다.
특히, 중첩 영역(Xa)으로 인해, 광 조사 면적이 더 넓어지므로, 태양전지 모듈(100b)은, 도 14a의 태양전지 모듈(100a) 보다 더 높은 레벨의 직류 전압을 출력할 수 있게 된다.
다음, 도 14c의 태양전지 모듈(100c)은, 도 13의 제1 태양 전지(1310)가, 4회 커팅되어, 4개의 제3의 태양전지(1332a~1332d)를 구비하는 것을 예시한다.
다만, 도 14a, 도 14b의, 리본(RI) 연장 방향인 수직 방향과 교차하는 수평 방향으로 커팅되는 것이 아닌, 리본(RI) 연장 방향인 수직 방향으로 커팅되는 것에 그 차이가 있다.
이에 따라, 도면에서는, 태양전지 모듈(100c)의 전면에, 40개의 태양 전지(1332)가, 리본(RI)에 의해 전기적으로 접속되며, 총 4*6=24개의 스트링이 형성되는 것을 예시한다.
도면에서는, 편의상 24개의 스트링 중 제1 내지 제4 스트링((140a1,140a2,140a3,140a4)에 대해서만 도면 부호가 부가된다.
한편, 전체 태양전지가 서로 직렬 접속되도록 하기 위해, 스트링과 스트링 사이에, 버스 리본이 접속될 수 있다.
도면에서는, 태양전지 모듈(100a)의 하단에, 제1 스트링(140a1)과 제2 스트링(140a2) 사이에 접속되는 제1 버스 리본(145a1), 제3 스트링(140a3)과 제4 스트링(140a4) 사이에 접속되는 제3 버스 리본(145a3)을 예시한다.
또한, 도면에서는, 태양전지 모듈(100)의 상단에, 제2 스트링(140a2)과 제3 스트링(140a3) 사이에 접속되는 제2 버스 리본(145a2), 제4 스트링(140a4)과 제5 스트링(140b1) 사이에 접속되는 제4 버스 리본(145a4)을 예시한다.
한편, 제1 도전성 라인(135a)과 제2 도전성 라인(135d)은, 버스 리본이 접속되지 않은 태양전지 스트링의 단부인, 제1 스트링(140a1)의 상단부와 제24 스트링(140f4)의 상단부에, 각각 접속되며, 태양전지 모듈(100a)에 형성된 개구부를 통해, 태양전지 모듈(100c)의 배면에 연장되고, 태양 전지 모듈의 배면에 배치되는 정션 박스(200) 내부의 회로 소자(커패시터부(520) 또는 바이패스 다이오드부(510)에 접속될 수 있다.
한편, 도면과 달리, 도 13의 제1 태양 전지(1310)가, 12회 커팅되어, 12개의 제3의 태양전지(1332a~1332l)를 구비하는 것이 가능하다. 이러한 경우, 60개의 태양 전지를 고려하면, 대략 400V 이상의 전압이, 태양 전지 모듈(100c)에서 출력되게 된다.
이에 따라, 태양전지 모듈(100c)은, 계통 전압의 피크치 보다 큰 레벨의 직류 전압을 출력할 수 있게 된다.
다음, 도 14d의 태양전지 모듈(100d)은, 도 13의 제1 태양 전지(1310)가, 4회 커팅되어, 4개의 제3의 태양전지(1333a~1333d)를 구비하는 것을 예시한다.
한편, 도 14c와 달리, 태양전지 모듈(100d) 내의 4개의 태양전지(1333a~1333d)는, 도면과 같이, 서로 중첩될 수 있다. 도면에서는, 중첩 영역으로 Xb를 예시한다.
특히, 중첩 영역(Xb)으로 인해, 광 조사 면적이 더 넓어지므로, 태양전지 모듈(100d)은, 도 14c의 태양전지 모듈(100c) 보다 더 높은 레벨의 직류 전압을 출력할 수 있게 된다.
본 발명에 따른 태양광 모듈은 한 바와 같이 설명된 실시예들의 구성과 방법이 한정되게 적용될 수 있는 것이 아니라, 실시예들은 다양한 변형이 이루어질 수 있도록 각 실시예들의 전부 또는 일부가 선택적으로 조합되어 구성될 수도 있다.
또한, 이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 도시하고 설명하였지만, 본 발명은 상술한 특정의 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진자에 의해 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 이러한 변형실시들은 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해되어져서는 안될 것이다.

Claims (20)

  1. 복수의 태양 전지를 구비하는 태양전지 모듈;
    상기 태양전지 모듈로부터의 직류 전원을 수신하고, 상기 태양전지 모듈로부터의 직류 전원의 레벨 변화 없이, 상기 태양전지 모듈로부터의 직류 전원을 교류 전원으로 변환하여 출력하는 인버터부;
    상기 인버터부를 제어하는 제어부;를 포함하며,
    상기 태양전지 모듈은,
    계통 전압의 피크치 보다 큰 레벨의 직류 전압을 출력하며,
    상기 제어부는,
    상기 태양전지 모듈로부터의 직류 전압의 레벨이, 상기 계통 전압의 피크치 보다 큰 경우, 상기 인버터부에서, 상기 교류 전원이 출력되도록 제어하며,
    상기 복수의 태양전지 각각은 커팅되어, 분할 셀로 나뉘고, 상기 분할된 태양전지는 서로 중첩되어 배치되어, 서로 전기적으로 접속되어 직렬로 연결된 스트링을 형성하고,
    상기 복수의 태양 전지의 커팅 방향은, 상기 스트링의 연장 방향과 교차하는 것을 특징으로 하는 태양광 모듈.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 태양전지 모듈은,
    계통 전압의 피크치 보다 큰 레벨의 직류 전압을 출력하는 것을 특징으로 하는 태양광 모듈.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 인버터부를 제어하는 제어부;를 더 포함하며,
    상기 제어부는,
    상기 태양전지 모듈로부터의 직류 전압의 레벨이, 계통 전압의 피크치 보다 큰 경우, 상기 인버터부에서, 상기 교류 전원이 출력되도록 제어하는 것을 특징으로 하는 태양광 모듈.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 인버터부는,
    서로 직렬 연결되는 제1 상암 스위칭 소자와, 제1 하암 스위칭 소자;
    상기 제1 상암 스위칭 소자, 및 제1 하암 스위칭 소자에, 병렬 접속되며, 서로 직렬 연결되는, 제2 상암 스위칭 소자와, 제2 하암 스위칭 소자;를 구비하고,
    상기 인버터부 내의,
    제1 및 제2 상암 스위칭 소자, 및 상기 제1 및 제2 하암 스위칭 소자의 스위칭 주파수는, 계통의 주파수 보다 큰 것을 특징으로 하는 태양광 모듈.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 태양전지 모듈은,
    상기 태양 전지 중 제1 태양 전지에 접속되는 제1 도전성 라인과, 상기 태양 전지 중 제2 태양 전지에 접속되는 제2 도전성 라인을 더 구비하고,
    상기 제1 도전성 라인과 상기 제2 도전성 라인은, 상기 태양전지 모듈의 배면에 위치하는 인버터부에 접속되는 것을 특징으로 하는 태양광 모듈.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 태양전지 모듈로부터의 직류 전원을 저장하는 커패시터부;를 더 포함하고,
    상기 인버터부는,
    상기 커패시터부에 저장된 직류 전원을 교류 전원으로 변환하는 것을 특징으로 하는 태양광 모듈.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 태양전지 모듈의 배면에 위치하며, 상기 커패시터부와 상기 인버터부를 포함하는 정션 박스;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 태양광 모듈.
  8. 제6항에 있어서,
    상기 태양전지 모듈은,
    상기 태양 전지 중 제1 태양 전지에 접속되는 제1 도전성 라인과, 상기 태양 전지 중 제2 태양 전지에 접속되는 제2 도전성 라인을 더 구비하고,
    상기 제1 도전성 라인과 상기 제2 도전성 라인은, 상기 태양전지 모듈의 배면에 위치하는 상기 커패시터부에 접속되는 것을 특징으로 하는 태양광 모듈.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 인버터부를 제어하는 제어부;를 더 포함하며,
    상기 제어부는,
    상기 태양전지 모듈로부터의 직류 전압의, 각 전압 별 전력을 연산하고, 연산된 전력 중 최대 전력에 대응하는 상기 태양전지 모듈로부터의 직류 전압을 이용하여, 상기 인버터부가, 교류 전원 변환을 수행하도록 제어하는 것을 특징으로 하는 태양광 모듈.
  10. 제8항에 있어서,
    상기 인버터부를 제어하는 제어부;를 더 포함하며,
    상기 제어부는,
    상기 복수의 태양 전지 중 일부에 음영이 발생한 경우, 상기 제1 도전성 라인과 상기 제2 도전성 라인 중 적어도 하나에 대한 바이패스(bypass) 없이, 상기 음영 발생 전에 공급하던 제1 전류 보다 레벨이 작은 제2 전류를 공급하도록 제어하는 것을 특징으로 하는 태양광 모듈.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 커패시터부에 흐르는 입력 전류를 검출하는 입력 전류 검출부;
    상기 커패시터부의 양단의 입력 전압을 검출하는 입력 전압 검출부;를 더 포함하고,
    상기 제어부는,
    상기 입력 전류 검출부에서 검출된 상기 입력 전류, 또는 상기 입력 전압 검출부에서 검출된 상기 입력 전압에 기초하여, 상기 복수의 태양 전지 중 일부에 음영이 발생하였는 지 여부를 판단하고, 상기 음영이 발생한 경우, 상기 음영 발생 전에 공급하던 상기 제1 전류 보다 레벨이 작은 제2 전류를 공급하도록 제어하는 것을 특징으로 하는 태양광 모듈.
  12. 제10항에 있어서,
    상기 커패시터부의 양단의 입력 전압을 검출하는 입력 전압 검출부;를 더 포함하고,
    상기 제어부는,
    상기 입력 전압 검출부에 검출된 입력 전압의 전압 변화율이 소정치 이상인 경우, 상기 제1 전류 보다 레벨이 낮은 상기 제2 전류를 공급하도록 제어하는 것을 특징으로 하는 태양광 모듈.
  13. 제8항에 있어서,
    상기 태양전지 모듈로부터의 직류 전원을 바이패스하는 바이패스 다이오드부;를 더 포함하고,
    상기 커패시터부는,
    상기 바이패스 다이오드부로부터의 직류 전원을 저장하는 것을 특징으로 하는 태양광 모듈.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 태양전지 모듈은,
    상기 태양 전지 중 제1 태양 전지에 접속되는 제1 도전성 라인과, 상기 태양 전지 중 제2 태양 전지에 접속되는 제2 도전성 라인을 더 구비하고,
    상기 제1 도전성 라인과 상기 제2 도전성 라인은, 상기 태양전지 모듈의 배면에 위치하는 상기 바이패스 다이오드부에 접속되는 것것을 특징으로 하는 태양광 모듈.
  15. 제13항에 있어서,
    상기 태양전지 모듈의 배면에 위치하며, 상기 바이패스 다이오드부, 상기 커패시터부와 상기 인버터부를 포함하는 정션 박스;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 태양광 모듈.
  16. 제13항에 있어서,
    상기 태양전지 모듈의 배면에 위치하며, 상기 커패시터부와 상기 인버터부를 포함하는 정션 박스;와
    상기 태양전지 모듈의 배면에 위치하며, 상기 정션 박스와 이격되며, 상기 바이패스 다이오드부를 포함하는 제2 정션 박스;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 태양광 모듈.
  17. 복수의 태양 전지를 구비하는 태양전지 모듈;
    복수의 스위칭 소자를 구비하며, 상기 태양전지 모듈로부터의 직류 전원을 수신하고, 상기 태양전지 모듈로부터의 직류 전원의 레벨 변화 없이, 상기 태양전지 모듈로부터의 직류 전원을 교류 전원으로 변환하여 출력하는 인버터부;
    상기 인버터부를 제어하는 제어부;를 포함하고,
    상기 태양전지 모듈은,
    계통 전압의 피크치 보다 큰 레벨의 직류 전압을 출력하며,
    상기 제어부는,
    상기 인버터부 내의 복수의 스위칭 소자의 스위칭 주파수가, 계통의 주파수 보다 높도록 제어하며,
    상기 제어부는,
    상기 태양전지 모듈로부터의 직류 전압의 레벨이, 상기 계통 전압의 피크치 보다 큰 경우, 상기 인버터부에서, 상기 교류 전원이 출력되도록 제어하며,
    상기 복수의 태양전지 각각은 커팅되어, 분할 셀로 나뉘고, 상기 분할된 태양전지는 서로 중첩되어 배치되어, 서로 전기적으로 접속되어 직렬로 연결된 스트링을 형성하고,
    상기 복수의 태양 전지의 커팅 방향은, 상기 스트링의 연장 방향과 교차하는 것을 특징으로 하는 태양광 모듈.
  18. 삭제
  19. 제17항에 있어서,
    상기 태양전지 모듈로부터의 직류 전원을 저장하는 커패시터부;를 더 포함하고,
    상기 인버터부는,
    상기 커패시터부에 저장된 직류 전원을 교류 전원으로 변환하는 것을 특징으로 하는 태양광 모듈.
  20. 제19항에 있어서,
    상기 태양전지 모듈은,
    상기 태양 전지 중 제1 태양 전지에 접속되는 제1 도전성 라인과, 상기 태양 전지 중 제2 태양 전지에 접속되는 제2 도전성 라인을 더 구비하고,
    상기 제1 도전성 라인과 상기 제2 도전성 라인은, 상기 태양전지 모듈의 배면에 위치하는 상기 커패시터부에 접속되는 것을 특징으로 하는 태양광 모듈.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20200057415A (ko) * 2018-11-16 2020-05-26 엘지전자 주식회사 전력변환장치, 이를 구비하는 태양광 모듈, 및 태양광 시스템

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111309055B (zh) * 2020-03-05 2021-01-08 宁夏宝龙新能源科技有限公司 一种提高新能源光伏板单位面积输出效率的方法及装置

Family Cites Families (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4379989A (en) * 1979-05-11 1983-04-12 Robert Bosch Gmbh System for preventing damage to a battery charger due to application of a battery with wrong polarity
JPH10289025A (ja) 1997-04-16 1998-10-27 Omron Corp 太陽光発電システムにおけるパワーコンディショナ
KR101249899B1 (ko) * 2011-05-16 2013-04-03 엘지전자 주식회사 태양광 모듈
US9373959B2 (en) 2011-06-21 2016-06-21 Lg Electronics Inc. Photovoltaic module
KR101893816B1 (ko) 2011-06-21 2018-08-31 엘지전자 주식회사 태양광 모듈
EP2729821B1 (en) * 2011-07-04 2017-12-13 SMA Solar Technology AG Method and system for detecting an arc fault in a photovoltaic power system
TWI444807B (zh) * 2011-08-23 2014-07-11 Univ Nat Cheng Kung 換流器之類比控制器
EP2621075B1 (en) * 2012-01-27 2020-07-29 LG Electronics Inc. Power converting apparatus and photovoltaic module
KR101187260B1 (ko) 2012-08-02 2012-10-08 주식회사 유니테스트 태양발전장치용 인버터장치
KR20140143476A (ko) * 2013-05-27 2014-12-17 엘에스산전 주식회사 계통 연계형 태양광 발전 시스템의 인버터 제어 장치
WO2015037663A1 (ja) * 2013-09-11 2015-03-19 独立行政法人宇宙航空研究開発機構 太陽電池調整システム、関連する方法、及び、最小電流検出及び制御システム
US20150326177A1 (en) * 2014-05-06 2015-11-12 Integrated Solar Technology, LLC Integrated Wire Management for Roof-Integrated Solar Panels
CN106253334B (zh) * 2016-08-19 2018-12-28 阳光电源股份有限公司 一种级联型光伏并网逆变器及其控制方法和控制装置

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20200057415A (ko) * 2018-11-16 2020-05-26 엘지전자 주식회사 전력변환장치, 이를 구비하는 태양광 모듈, 및 태양광 시스템
KR102577911B1 (ko) 2018-11-16 2023-09-14 상라오 징코 솔라 테크놀러지 디벨롭먼트 컴퍼니, 리미티드 전력변환장치, 이를 구비하는 태양광 모듈, 및 태양광 시스템

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