KR102072507B1 - 플라스틱 광기전력 모듈 프레임 및 랙, 그리고 그 제조를 위한 조성물 - Google Patents

플라스틱 광기전력 모듈 프레임 및 랙, 그리고 그 제조를 위한 조성물 Download PDF

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Abstract

광기전력 또는 태양 모듈 프레임, 랙, 또는 프레임 또는 랙 부품는 (A) 열가소성 폴리머, 특히 열가소성 폴리올레핀, (B) 보강 요소, 특히 유리 섬유, (C) 비할로겐 함유의 팽창성 난연제, (D) 충격 개질제, 특히 폴리올레핀 엘라스토머, (E) 커플링제, 및 임의로 (F) 산화방지제, UV 안정화제 등과 같은 하나 이상의 첨가제를 포함하는 조성물로부터 제조된다. 이들 프레임은 스크류, 볼트 또는 다른 금속 패스너를 요구하지 않고도 용이한 조립을 제공한다.

Description

플라스틱 광기전력 모듈 프레임 및 랙, 그리고 그 제조를 위한 조성물{PLASTIC PHOTOVOLTAIC MODULE FRAME AND RACK, AND COMPOSITION FOR MAKING THE SAME}
본 발명은 광기전력(photovoltaic; PV) 모듈 및 그 탑재를 위한 랙에 관한 것이다. 하나의 양태에서, 본 발명은 플라스틱으로 제조된 PV 모듈에 관한 것인 한편, 다른 양태에서, 본 발명은 볼트, 스크류 또는 다른 금속 패스너를 요구하지 않고도 PV 모듈의 어레이로 용이하게 조립되는 PV 모듈에 관한 것이다. 하나의 양태에서 본 발명은 PV 모듈 프레임 및 랙을 제조하기 위한 플라스틱 조성물에 관한 것이다.
태양 모듈(solar module)로도 또한 알려져 있는 광기전력 모듈은 태양광으로부터 전기를 직접 발생시키기 위한 구성이다. 이들은, 다른 컴포넌트 중에서도, 프레임 내에 하나 이상의, 통상적으로는 복수의 PV 또는 태양 전지를 포함한다. 프레임은 바람과 같은 기계적 힘에 대항하여 PV 전지에 기계적 지지를 제공한다. 복수의 PV 모듈이 PV 모듈 어레이로 조립될 때 프레임 및 랙은 양호한 기계적 강도 및 열적 치수 안정성을 요구한다.
현재, 알루미늄은 그 비교적 낮은 비용 및 높은 기계적 강도 때문에 PV 모듈 프레임 및 랙용으로 선택되는 재료이다. 하지만, 알루미늄은 다수의 결점이 있다. 그 전도성 성질 때문에, 알루미늄 프레임을 갖는 PV 모듈은 전류 누설을 경험할 수 있고, 전류 누설은 PV 전지의 전도성 층을 열화시킬 수 있다. 또한, 알루미늄 PV 프레임(및 랙)은 안정성의 이유로 접지될 필요가 있고, 이것은 많은 모듈을 갖는 애플리케이션의 경우, 예를 들어 솔라 팜(solar farm)의 경우 심각한 비용 문제가 될 수 있다. 부가하여, 알루미늄은 다른 재료들, 예를 들어 플라스틱에 비해 무거우며, 통상적으로 프레임이 가벼울수록 더 좋다.
최근, PV 모듈 프레임을 제작하는 다수의 회사가 알루미늄을 다양한 폴리머들, 예컨대 폴리아미드(PA), 폴리페닐렌 에테르/폴리스티렌(PPE/PS), 폴리아미드/폴리부틸렌 테레프탈레이트(PA/PBT), 및 폴리아미드/폴리페닐렌 에테르/폴리스티렌(PA/PPE/PS) 중 어느 하나 또는 조합물, 유리 섬유 보강된 아크릴로니트릴/스티렌/아크릴레이트(ASA)(BASF로부터 입수), 및 폴리우레탄계(Bayer로부터 입수)로의 대체를 조사하기 시작했다. 하지만, 이 애플리케이션에 유용한 플라스틱에 대한 조사가 계속될 뿐만 아니라, 보다 양호한 프레임 및 랙 설계에 대한 조사도 계속된다.
알루미늄 프레임 및 랙은 스크류, 볼트 및 다른 금속 패스너를 이용한 조립을 요구하는 많은 피스를 종종 포함하며, 이것은 궁극적으로 느리고 비효율적인 조립으로 향할 수 있다. 정션 박스는 프레임에 통합되지 않으며, 이로써 별도의 부착부를 요구한다. 모듈을 또 다른 것과 접속하여 어레이로 만들기 위해서는 다수의 긴 전력 코드가 빈번하게 필요하다. 모듈 또는 모듈의 어레이를 베이스에 고정시키기 위해서는 콘크리트 피어 또는 밸러스트가 종종 요구된다. 여러가지 고려사항들은 PV 모듈 프레임 및 랙용 비금속 재료뿐만 아니라 보다 양호한 PV 모듈 프레임 및 랙 설계에 대한 소망도 추진시킨다.
발명의 요약
하나의 실시형태에서, 본 발명은 (A) 열가소성 폴리머, 특히 열가소성 폴리올레핀(TPO), (B) 보강 요소, 특히 유리 섬유, (C) 비할로겐 함유의 팽창성(intumescent) 난연제, (D) 충격 개질제, (E) 커플링제, 및 임의로 (F) 산화방지제, UV 안정화제 등과 같은 하나 이상의 첨가제를 포함하는 조성물이다.
하나의 실시형태에서, 본 발명은 (A) 열가소성 폴리머, 특히 열가소성 폴리올레핀(TPO), (B) 보강 요소, 특히 유리 섬유, (C) 비할로겐 함유의 팽창성(intumescent) 난연제, (D) 충격 개질제, 특히 (A)의 열가소성 폴리머가 아닌 폴리올레핀 엘라스토머, (E) 커플링제, 및 임의로 (F) 산화방지제, UV 안정화제 등과 같은 하나 이상의 첨가제를 포함하는 조성물로부터 제조되는 프레임, 랙, 또는 프레임 또는 랙 부품이다.
하나의 실시형태에서, 본 발명은 다음을 포함하는 태양 패널 어셈블리이다:
(A)(A) 플라스틱 프레임 내의 하나의 이상의 PV 전지, 및 PV 모듈의 프레임에 선회되게 부착되는 정면 베이스 부착부 및 PV 모듈의 프레임에 미끄럼 가능하게 걸어맞춤되는 배면 베이스 부착부를 포함하는 프레임,
(B) 커넥터 기판에 의해 함께 결합되는 2개의 이격된 탑재 베이스들을 포함하는 플라스틱 베이스로서, 각각의 탑재 베이스에 PV 모듈 프레임의 정면 베이스 부착부들에 선회 가능하게 걸어맞춤되기 위해 플라스틱 정면 페그들이 장착되고, 배면 슬롯들이 PV 모듈의 배면 베이스 부착부들과 스냅-핏 관계로 걸어맞춤되는, 상기 플라스틱 베이스;
(C) 2개의 상기 배면 베이스 부착부들 각각과 스냅-핏 관계로 걸어맞춤된 플라스틱 풍향판(wind deflector);
(D) PV 모듈 프레임과 일체형인 플라스틱 정션 박스; 및
(E) 각각의 디바이스가 PV 모듈 프레임과 일체형인, 인접하는 PV 모듈들을 서로 결합하기 위한 2개의 플라스틱 자기 정렬 디바이스.
하나의 실시형태에서, 본 발명은 (A) 일원화 몰딩 또는 오버-몰딩부, (B) L 형상, (C) 하나의 피스는 프레임의 일 측면에 위치하고 다른 피스는 프레임의 타 측면에 반대로 위치하는 2 피스의 정션 박스; (D) 자기 정렬 디바이스, 및 (E) 패널에 기계적 강도를 제공하기 위한 패널 후면의 적어도 하나의 구조적인 부재를 특징으로 하는 플라스틱 PV 모듈 프레임이다.
하나의 실시형태에서, 본 발명은 다음을 포함하는 광기전력 어셈블리이다:
(A) 후면 지지체, 정면 지지체 및 정면 지지체와 후면 지지체 사이의 흡수체 층을 포함하는 태양 패널 모듈;
(B) 모듈을 둘러싸는 원피스의 통합 몰딩된 프레임;
(C) 프레임에 통합된 정션 박스;
(D) 모듈이 프레임 안으로 삽입될 수 있는, 프레임의 일 단부의 진입부;
(E) 프레임과 스냅-핏 관계로 걸어맞춤되는 진입부 상부의 밀봉 블록 또는 뚜껑; 및
(F) 프레임의 뚜껑과 삽입된 모듈 사이의 밀봉재 배치.
도 1a 및 1b는 2개의 종래의 랩 탑재의 태양 패널 어레이를 나타낸다.
도 1c 및 1d는 도 1a-b의 태양 패널 어레이가 부착되는 종래의 랙 구성을 나타낸다.
도 1e는 태양 패널이 랙에 부착되는 하나의 종래의 금속 패스너를 나타낸다.
도 2a 및 2b는 종래의 태양 패널의 정면 및 후면을 각각 나타낸다.
도 2c 및 2d는 도 2a-b의 태양 패널의 금속 프레임을 구성하기 위해 사용되는 금속 스크류 및 금속 코너 인서트를 각각 나타낸다.
도 2e는 도 2a-b의 태양 패널의 접지 어셈블리를 나타낸다.
도 3a는 본 발명의 태양 패널 어셈블리 및 그 지지 베이스의 하나의 실시형태의 분해도이다.
도 3b는 도 3a의 태양 패널 어셈블리의 통합되거나 또는 이어진(seamed) 정션 박스의 도시이다.
도 3c는 도 3a의 태양 패널 어셈블리의 통합된 전기 포트의 도시이다.
도 3d-e는 또한 도 3a의 탑재 베이스(38A-B)를 나타낸다.
도 3f는 태양 패널의 탑재 베이스로의 걸어맞춤을 나타낸다.
도 3g는 배면 베이스 부착부와 프레임 베이스 배면 엘리베이션의 걸어맞춤을 나타낸다.
도 3h는 배면 베이스 부착부의 태양 패널 어셈블리 프레임에의 걸어맞춤을 나타낸다.
도 3i는 배면 베이스 부착부와 편향판의 걸어맞춤을 나타낸다.
도 3j는 2개의 태양 패널 어셈블리의 지지 랙이 하나의 어레이에 함께 위치되는, 2개의 태양 패널 어셈블리를 나타낸다.
도 4a는 L 형상의 프레임, 정션 박스, 자기 정렬 디바이스, 및 구조적인 빔을 포함하는 PV 모듈을 나타낸다.
도 4b 및 4c는 인접 모듈의 정렬 디바이스와 하나의 PV 모듈 상의 정렬 디바이스의 커플링을 나타낸다.
도 4d는 광기전력 어레이의 후면측의 구조적인 빔의 배치를 나타낸다.
도 5a, 5b, 5c 및 5d는 (i) 통합된 정션 박스를 갖는 백시트, 및 (ii) 크로스블록을 포함하는 PV 모듈 프레임을 나타낸다.
도 5e-f는 코너 커넥터의 외부도 및 내부도를 각각 나타낸다.
도 5g는 에지 프레임과 걸어맞춤된 코너 커넥터 및 적층된 태양 패널의 절단면도를 제공한다.
도 5h-j는 지붕 상부 또는 유사 구조물 위에 태양 패널 어레이를 설치한 것을 나타낸다.
도 6a-b는 (i) 4개의 프레임 섹션과 태양 전지 어레이를 포함하는 정면측, 및 (ii) 4개의 프레임 섹션 및 4개의 코너 커넥터를 포함하는 배면측을 갖는 PV 모듈을 각각 나타낸다.
도 6c 및 6d는 코너 커넥터를 나타낸다.
도 6e는 크기 및 형상이 코너 커넥터 상의 탭에 상응하는 컷아웃을 갖는 프레임을 나타낸다.
도 6f, 6g 및 6h는 코너 커넥터가 PV 모듈 프레임의 2개의 섹션을 커플링하거나 또는 결합하는 방식을 나타낸다.
도 6i는 코너 커넥터에 의해 일단 결합된 2개의 프레임 섹션을 함께 용접하는 것을 나타낸다.
도 7a 및 7b는 힌지 및 스냅-핏 구성을 갖는 통합된 PV 모듈을 나타낸다.
도 7c-d는 개방 및 폐쇄된 프레임/커버 스냅-핏 각각의 개략도이다.
도 7e-f는 도 7c-d의 실시형태에 대해 대안되는 개방 및 폐쇄된 프레임/커버 스냅-핏 각각의 개략도이다.
도 8a, 8b 및 8c는 통합된 백시트 및 정션 박스를 갖는 블로우 몰딩된 PV 모듈을 나타낸다.
도 9a-f는 태양 패널이 플라스틱 프레임에 의해 오버 몰딩되는 프로세스의 하나의 실시형태에서의 단계를 도시한다.
도 10a는 힌지에 의해 프레임에 부착된 확장 랙 레그를 갖는 PV 모듈을 도시한다.
도 10b는 모듈의 배면측에 대해 뒤로 접혀진 랙 레그를 갖는 도 10a의 PV 모듈을 도시한다.
도 10c-d는 모듈 프레임의 채널 안으로 접혀진 랙 레그를 도시한다.
도 10e는 사이드 아암에 의해 제자리에 잠금된 PV 모듈의 확장된 레그를 도시한다.
도 10f는 모듈 높이 조절을 허용하는, 뽑았다 접었다 할 수 있는 기능성(telescopic functionality)을 갖는 PV 모듈의 배면 랙 레그를 도시한다.
도 11a는 본 발명의 PV 모듈의 하나의 실시형태의 분해도를 도시한다.
도 11b는 조립된 형태의 도 11a의 PV 모듈을 도시한다.
도 11c는 도 11a-b의 PV 모듈의 스냅 폐쇄의 하나의 실시형태를 도시한다.
도 12는 침니 벤트(chimney vent)를 갖는 PV 모듈을 나타낸다.
정의
다르게 언급되거나 문맥상 함축되거나 그 기술분야에서 통상적이지 않는 한, 모든 부 및 퍼센트는 중량 기준이다. 미국 특허 실무의 목적을 위해, 인용된 임의의 특허, 특허 출원 또는 공보의 내용은, 특히 합성 기술의 개시, 정의(본 개시물에 특별히 제공된 임의의 정의와 불일치하지 않는 정도까지) 및 당업계의 일반 지식과 관련하여 그 전체가 참조로써 통합된다(또는 그의 대응 미국판이 참조로써 통합된다).
본 개시물의 수치 범위는 대략적이며, 따라서 다르게 나타내지 않는 한 범위 밖의 값을 포함할 수도 있다. 임의의 더 낮은 값과 더 높은 값 사이에 적어도 두 단위의 구분이 있으면, 수치 범위는 하한 및 상한의 값을 포함하고 그로부터 한 단위씩 증가되는 모든 값을 포함한다. 일례로, 예를 들어 분자량, 점도, 융용 지수 등의 조성적, 물리적, 또는 다른 성질이 100 내지 1,000이라면, 모든 개별 값, 예컨대 100, 101, 102 등 및 하위 범위, 예컨대 100 내지 144, 155 내지 170, 197 내지 200 등이 명백히 나열되는 것으로 의도된다. 1 미만의 값을 포함하거나 1 보다 큰 분수(예를 들어, 1.1, 1.5 등)를 포함하는 범위에 대하여, 하나의 단위는 적절한 경우 0.0001, 0.001, 0.01 또는 0.1인 것으로 생각된다. 10 미만의 한자리 숫자를 포함하는 범위(예를 들어, 1 내지 5)에 대해서는, 하나의 단위는 통상적으로 0.1인 것으로 생각된다. 이들은 무엇을 구체적으로 의도하는지의 예일 뿐이고, 나열된 최하값과 최고값 사이의 수치 값들의 모든 가능한 조합이 본 개시물에 명백히 언급되는 것으로 생각될 것이다. 그 중에서도, PV 모듈 프레임 및 랙이 제조되는 조성물에서의 다양한 성분의 상대량에 대한 수치 범위가 본 개시물 내에 제공된다.
"포함하는(comprising)", "포함하는(including)", "갖는" 및 그 파생어는, 그것이 구체적으로 개시되든지 아니든지 간에, 어떠한 추가의 컴포넌트, 단계 또는 절차의 존재도 배제하고자 하는 것은 아니다. 어떠한 의심도 회피하기 위해, 다르게 언급되지 않는 한, "포함하는"이라는 용어의 사용을 통해 청구된 모든 조성물은, 폴리머이든지 또는 다른 것이든지 간에, 임의의 추가의 첨가제, 아주반트 또는 화합물을 포함할 수도 있다. 반대로, "~로 본질적으로 이루어진"이라는 용어는 임의의 선행되는 언급의 범위로부터 임의의 다른 컴포넌트, 단계 또는 절차를 배제하며, 작용성에 본질적이지 않은 것들은 제외한다. "~로 이루어진"이라는 용어는 구체적으로 서술 또는 열거되지 않은 어떠한 컴포넌트, 단계 또는 절차도 배제한다
플라스틱 조성물
하나의 실시형태에서, 본 발명은 (A) 열가소성 폴리머, (B) 보강 요소, (C) 비할로겐 함유의 팽창성 난연제, (D) 충격 개질제, (E) 커플링제, 및 임의로 (F) 하나 이상의 첨가제를 포함하는 조성물이다. 하나의 실시형태에서, 본 발명은 조성물의 중량을 기준으로 (A) 10-80 중량%의 열가소성 폴리머, (B) 10-55 중량%의 보강 요소, (C) 1-30 중량%의 비할로겐 함유의 팽창성 난연제, (D) 1-20 중량%의 충격 개질제, (E) 0.001-0.5 중량%의 커플링제, 및 임의로 (F) 하나 이상의 첨가제를 포함하는 조성물이다.
하나의 실시형태에서, 본 발명은 (A) 열가소성 폴리머, 특히 열가소성 폴리올레핀(TPO), (B) 보강 요소, 특히 유리 섬유, (C) 비할로겐 함유의 팽창성 난연제, (D) 충격 개질제, 특히 (A)의 열가소성 폴리머가 아닌 폴리올레핀 엘라스토머, (E) 커플링제, 및 임의로 (F) 산화방지제, UV 안정화제 등과 같은 하나 이상의 첨가제를 포함하는 조성물로부터 제조되는 광기전력(PV) 프레임, PV 랙, 또는 PV 프레임 또는 PV 랙 부품이다. 하나의 실시형태에서, 본 발명은 조성물의 중량을 기준으로 (A) 10-80 중량%의 열가소성 폴리머, (B) 10-55 중량%의 보강 요소, (C) 1-30 중량%의 비할로겐 함유의 팽창성 난연제, (D) 1-20 중량%의 충격 개질제, (E) 0.001-0.5 중량%의 커플링제, 및 임의로 (F) 하나 이상의 첨가제를 포함하는 조성물로부터 제조된 광기전력(PV) 프레임, PV 랙, 또는 PV 프레임 또는 PV 랙 부품이다.
적합한 열가소성 폴리머들의 비제한적인 예들은, 다음에 한정되지 않지만, 올레핀계 폴리머, 폴리아미드, 폴리카보네이트, 폴리에스테르, 열가소성 폴리우레탄, 열가소성 폴리에스테르, 폴리스티렌, 고충격 폴리스티렌, 폴리페닐렌 산화물, 및 그 임의의 조합물을 포함한다. 하나의 실시형태에서, 열가소성 폴리머는 할로겐 무함유(halogen-free) 폴리머이다. 여기서 사용되는 바와 같이, "할로겐 무함유"는, 오염물로서 존재될 수도 있는 것 이외에 할로겐이 부존재하는 것을 의미한다.
하나의 실시형태에서, 열가소성 폴리머는 올레핀계 폴리머이다. 본원에서 사용된 바와 같이, "올레핀계 폴리머"는 중합된 형태로 올레핀을 포함하는 폴리머, 예를 들어 에틸렌 또는 프로필렌이다. 올레핀계 폴리머는 폴리머의 총 중량을 기준으로 하여 올레핀의 중합된 형태의 주된 중량 퍼센트를 함유할 수도 있다. 올레핀계 폴리머의 비제한적인 예는 에틸렌계 폴리머 및 프로필렌계 폴리머를 포함한다. 하나의 실시형태에서, 올레핀계 폴리머는 에틸렌계 폴리머이다. 적합한 에틸렌계 폴리머의 비제한적인 예는 에틸렌/α-올레핀 코폴리머(에틸렌/프로필렌 코폴리머, 에틸렌/부텐 코폴리머, 에틸렌/옥텐 코폴리머), 에틸렌/(아크릴산)코폴리머, 에틸렌/메틸아크릴레이트 코폴리머, 에틸렌/에틸아크릴레이트 코폴리머, 에틸렌/비닐 아세테이트 코폴리머, 에틸렌/프로필렌/디엔 코폴리머, 및 그 임의의 조합을 포함한다. 하나의 실시형태에서, 올레핀계 폴리머는 프로필렌계 폴리머이다. 적합한 프로필렌계 폴리머의 비제한적인 예는 프로필렌 호모폴리머 및 충격 개질된 폴리프로필렌(Impact-modified polypropylene; IPP)을 포함하는 프로필렌 코폴리머를 포함한다. 열가소성 폴리머는 최종 조성물에 가요성, 내용제성, 열 안정성 및/또는 기계적 강도를 제공한다.
하나의 실시형태에서, 열가소성 폴리머는 에틸렌/α-올레핀 코폴리머, 올레핀 블록 에틸렌/α-올레핀 코폴리머, 또는 그 조합물이다. 하나의 실시형태에서, 열가소성 폴리머는 에틸렌/부텐 코폴리머이다. 하나의 실시형태에서, 열가소성 폴리머는 올레핀 블록 에틸렌/부텐 코폴리머이다.
하나의 실시형태에서, 열가소성 폴리머는 IPP이다. 충격 개질된 폴리프로필렌은 알려진 폴리머이며, 적어도 2개의 주요 성분들, 성분 A 및 성분 B를 포함한다. 소량의 코모노머가 사용되어 특정 성질을 얻을 수도 있지만, 성분 A는 동일배열(isotactic) 프로필렌 호모폴리머이다. 통상적으로 이러한 성분 A의 코폴리머는 10 중량% 이하, 바람직하게 6 중량% 이하의 에틸렌, 부텐, 헥센 또는 옥텐과 같은 코모노머를 포함한다. 가장 바람직하게 4 중량% 미만의 에틸렌이 사용된다. 최종 결과는 보통 호모폴리머 성분 A에 비해 보다 낮은 강성을 갖지만 충격 강도에서의 일부 이득을 갖는 생성물이다.
여기서 사용된 바와 같이, 성분 A는 일반적으로 IPP 조성물의 크실렌 불용성 부분을 지칭하고, 성분 B는 일반적으로 크실렌 가용성 부분을 지칭한다. 크실렌 가용성 부분은 명확히 고분자량 성분 및 저분자량 성분의 양자를 가지며, 저분자량 성분은 비정질의 저분자량 프로필렌 호모폴리머에 기인한 것이다. 따라서, 이러한 상황에서 성분 B는 고분자량 부분만을 지칭한다.
성분 B는, 소망되는 특정 생성물 성질들에 의존하여 다른 프로필렌 코폴리머, 에틸렌 코폴리머 또는 터폴리머가 적합할 수도 있지만, 본질적으로 프로필렌 및 에틸렌으로 이루어지는 코폴리머인 것이 가장 바람직하다. 예를 들어, 프로필렌/부텐, 헥센 또는 옥텐 코폴리머, 및 에틸렌/부텐, 헥센 또는 옥텐 코폴리머가 사용될 수도 있고, 그리고 프로필렌/에틸렌/헥센-1 터폴리머가 사용될 수도 있다. 바람직한 실시형태에서이지만, 성분 B는 적어도 40 중량%의 프로필렌, 보다 바람직하게 80 중량% ~ 30 중량%의 프로필렌, 보다 더 바람직하게 70 중량% ~ 35 중량%의 프로필렌을 포함하는 코폴리머이다. 성분 B의 코모노머 함량은 바람직하게 20 중량% ~ 70 중량% 범위의 코모노머이며, 보다 바람직하게 30 중량% ~ 65 중량% 범위의 코모노머이며, 보다 더 바람직하게 35 중량% ~ 60 중량% 범위의 코모노머이다. 가장 바람직하게 성분 B는 본질적으로 프로필렌 및 20%에서 70%까지의 에틸렌, 보다 바람직하게 30%에서 65%까지의 에틸렌, 가장 바람직하게 35%에서 60%까지의 에틸렌으로 이루어진다.
하나의 실시형태에서, 열가소성 폴리머는 통상적으로 조성물의 10에서 80까지, 보다 통상적으로 25에서 70까지의 중량 퍼센트(중량%)를 포함한다.
적합한 보강 요소의 비제한적인 예는, 다음에 한정되지 않지만, 유리 섬유, 탄소 섬유, 탈크, 탄산 칼슘, 유기점토, 대리석 먼지, 시멘트 먼지, 장석, 실리카 또는 유리, 흄드 실리카, 실리케이트, 알루미나, 브롬화 암모늄, 삼산화 안티몬, 삼산화 안티몬, 산화 아연, 붕산 아연, 황산 바륨, 실리콘, 알루미늄 실리케이트, 칼슘 실리케이트, 산화 티탄, 유리 마이크로스피어, 초크, 운모, 점토, 규회석, 팔몰리브덴산 암모늄, 팽창성 화합물, 팽창 흑연, 및 이들의 혼합물을 포함한다. 보강 요소는 다양한 표면 코팅 또는 트리트먼트를 포함할 수도 있고, 예컨대 실란, 지방산 등이 있다. 유리 섬유, 특히 길이가 긴 유리 섬유가 바람직한 보강 요소이다.
하나의 실시형태에서, 보강 요소는 통상적으로 조성물의 10에서 55까지, 보다 통상적으로 25에서 40까지의 중량 퍼센트(중량%)를 포함한다.
하나의 실시형태에서, 본 발명의 실시에 사용되는 비할로겐 함유의 팽창성 난연제(FR)는, 임의로 피페라진 성분을 포함하는, 하나 이상의 유기 인계 및/또는 질소계 팽창성 FR을 포함한다. 하나의 실시형태에서, 비할로겐 함유의 팽창성 FR 시스템은 통상적으로 조성물의 1에서 30까지, 보다 통상적으로 5에서 25까지의 중량 퍼센트(중량%)를 포함한다.
하나의 실시형태에서, 비할로겐 함유의 팽창성 FR 시스템은 적어도 1, 10, 15, 20 중량%, 가장 바람직하게 적어도 30 중량%의 유기 질소/인계 화합물을 포함한다. 유기 질소/인계 화합물의 통상적인 최대량은 비할로겐 함유의 팽창성 FR 시스템의 70, 60, 50 중량%를 넘지 않고, 보다 바람직하게 45 중량%를 넘지 않는다.
하나의 실시형태에서, 비할로겐 함유의 팽창성 FR 시스템은 30-99 중량%의 피페라진계 화합물을 포함한다. 피페라진계 화합물의 바람직한 양은 적어도 30, 40, 및 적어도 50 중량%이다. 특정 실시형태에서, FR 시스템은 55~65 중량%의 피페라진계 화합물 및 35-45 중량%의 하나 이상의 다른 난연제(예를 들면, 유기 질소/인계 화합물)를 포함할 수 있다.
적합한 비할로겐 함유의 팽창성 난연제는, 다음에 한정되지 않지만, 유기 포스폰산, 포스포네이트, 포스피네이트, 포스포나이트, 포스피나이트, 포스핀 옥사이드, 포스핀, 포스파이트 또는 포스페이트, 포스포니트릴릭 클로라이드, 인 에스테르 아미드, 인산 아미드, 포스폰산 아미드, 포스핀산 아미드, 및 멜라민 폴리포스페이트, 멜라민 피로포스페이트 및 멜라민 시아누레이트를 포함한 멜라민 및 멜라민 유도체, 그리고 이들 재료의 2개 이상의 혼합물을 포함한다. 예로서 페닐비스도데실 포스페이트, 페닐비스네오펜틸 포스페이트, 페닐 에틸렌 인산 수소, 페닐-비스-3,5,5'-트리메틸헥실 포스페이트), 에틸디페닐 포스페이트, 2-에틸헥실 디(p-톨릴) 포스페이트, 디페닐 인산 수소, 비스(2-에틸-헥실) p-톨릴포스페이트, 트리톨릴 포스페이트, 비스(2-에틸헥실)-페닐 포스페이트, 트리(노닐페닐) 포스페이트, 페닐메틸 수소 포스페이트, 디(도데실) p-톨릴 포스페이트, 트리크레실 포스페이트, 트리페닐 포스페이트, 트리페닐 포스페이트, 디부틸페닐 포스페이트, 2-클로로에틸디페닐 포스페이트, p-톨릴 비스(2,5,5'-트리메틸헥실) 포스페이트, 2-에틸헥실디페닐 포스페이트, 및 디페닐 인산 수소를 포함한다. USP 6,404,971에 기재된 종류의 인산 에스테르는 인계 FR의 예이다. 추가의 예로서 액체 포스페이트, 예컨대 비스페놀 A 디포스페이트(BAPP)(Adeka Palmarole) 및/또는 레조르시놀 비스(디페닐 포스페이트)(Fyroflex RDP)(Supresta, ICI) 및 고체 인, 예컨대 폴리인산 암모늄(APP), 피로인산 피페라진, 피페라진 오르토포스페이트 및 피페라진 폴리포스페이트를 포함한다. APP는 종종 멜라민 유도체와 같은 난연제 공동 첨가제와 함께 사용된다. 또한 Melafine(DSM)(2,4,6-트리아미노-1,3,5-트리아진; 미세 분쇄 멜라민)이 유용하다.
FR 시스템의 선택적 피페라진 성분의 예는 피로인산 피페라진, 오르토인산 피페라진 및 폴리인산 피페라진과 같은 화합물을 포함한다. US 2009/0281215 및 WO 2009/016129에 기재된 바와 같이, 추가의 예는 피페라진기를 포함하는 폴리트리아지닐 화합물 또는 올리고머 또는 폴리머 1,3,5-트리아진 유도체를 포함한다.
충격 개질제는 변형 및/또는 파괴에 대한 물질의 저항성을 개선하기 위해 물질에 첨가되는 재료이다. 변형 및/또는 브레딩(breading)에 대한 플라스틱의 저항성을 개선하는 맥락에서, 충격 개질제의 비제한적인 예는 천연 및 합성 고무(예를 들면, 에틸렌 프로필렌 고무(EPR 또는 EPDM)), 에틸렌 비닐 아세테이트(EVA), 스티렌-블록 코폴리머(SBC), 폴리 비닐 클로라이드(PVC) 및 폴리올레핀 엘라스토머(POE)를 포함한다.
임의의 엘라스토머 폴리올레핀이 본 발명의 실시에 사용될 수 있지만, 바람직한 엘라스토머 폴리올레핀은 통상적으로, 95℃ 미만, 바람직하게 90℃ 미만, 보다 바람직하게 85℃ 미만, 보다 더 바람직하게 80℃ 미만, 더욱 더 바람직하게 75℃ 미만의 융점을 갖는, 메탈로센 촉매 또는 제한된 지오메트리 촉매와 같은 단일 사이트 촉매로 만들어진다.
본 발명의 실시에 유용한 엘라스토머 폴리올레핀 코폴리머는 인터폴리머(interpolymer)의 중량을 기준으로 15 중량% 사이, 바람직하게 적어도 20 중량%, 더욱 바람직하게 적어도 25 중량%의 α-올레핀 함량을 갖는 에틸렌/α-올레핀 인터폴리머를 포함한다. 이들 인터폴리머는 통상적으로 인터폴리머의 중량을 기준으로 50 중량% 미만, 바람직하게 45 중량% 미만, 보다 바람직하게 40 중량% 미만 및 보다 더 바람직하게 35 중량% 미만의 α-올레핀 함량을 갖는다. α-올레핀 함량은 Randall(Rev. Macromol. Chem. Phys., C29 (2&3))에 기재된 절차를 이용하여 13C 핵자기 공명(NMR) 분광법에 의해 측정된다. 일반적으로, 인터폴리머의 α-올레핀 함량이 더 커질수록, 밀도는 더 작아지고 인터폴리머는 더 비정질이 되며, 이것은 충격 개질제로서 바람직한 물리적 및 화학적 특성으로 변환한다.
α-올레핀은 바람직하게 C3-20의 선형, 분지형 또는 환형 α-올레핀이다. 인터폴리머라는 용어는 적어도 2개의 모노머로부터 만들어진 폴리머를 지칭한다. 이것은, 예를 들어, 코폴리머, 터폴리머 및 테트라폴리머를 포함한다. C3-20 α-올레핀의 예는 프로펜, 1-부텐, 4-메틸-1-펜텐, 1-헥센, 1-옥텐, 1-데센, 1-도데센, 1-테트라데센, 1-헥사데센, 및 1-옥타데센을 포함한다. α-올레핀은 또한 시클로헥산 또는 시클로펜탄 등의 환형 구조를 포함하여, 3-시클로헥실-1-프로펜(알릴 시클로헥산) 및 비닐 시클로헥산과 같은 α-올레핀을 결과적으로 얻을 수 있다. 용어의 고전적인 의미에서의 α-올레핀은 아니지만, 본 발명의 목적상 소정의 환형 올레핀, 예컨대 노르보르넨 및 관련 올레핀, 특히 5-에틸리덴-2-노르보르넨이 α-올레핀이며 상술된 α-올레핀의 일부 또는 전부 대신에 사용될 수 있다. 마찬가지로, 스티렌 및 그것의 관련 올레핀(예를 들어, α-메틸스티렌 등)도 본 발명의 목적상 α-올레핀이다. 예시적인 폴리올레핀 코폴리머는 에틸렌/프로필렌, 에틸렌/부텐, 에틸렌/1-헥센, 에틸렌/1-옥텐, 에틸렌/스티렌 등을 포함한다. 예시적인 터폴리머는 에틸렌/프로필렌/1-옥텐, 에틸렌/프로필렌/부텐, 에틸렌/부텐/1-옥텐, 에틸렌/프로필렌/디엔 모노머(EPDM) 및 에틸렌/부텐/스티렌을 포함한다. 코폴리머는 랜덤 또는 블록일 수 있다.
본 발명의 실시에 유용한 엘라스토머 폴리올레핀 코폴리머는 유리 전이 온도(Tg)가 -20℃ 미만, 바람직하게 -40℃ 미만, 보다 바람직하게 -50℃ 미만, 보다 더 바람직하게 -60℃ 미만이며, 이것은 ASTM D-3418-03의 절차를 사용하여 시차 주사 열량계(DSC)에 의해 측정된다. 또한, 통상적으로 본 발명의 실시에 사용되는 엘라스토머 폴리올레핀 코폴리머는 또한 (ASTM D-1238(190℃/2.16 kg)에 의해 측정된) 용융 인덱스가 100 g/10 분 미만이고, 바람직하게 75 g/10 분 미만이고, 보다 바람직하게 50 g/10 분 미만이고, 보다 더 바람직하게 35 g/10 분 미만이다. 통상의 최소 MI는 1이고, 보다 통상적으로 5이다.
본 발명에 유용한 엘라스토머 올레핀 인터폴리머의 보다 구체적인 예는 초저밀도 폴리에틸렌(VLDPE)(예를 들어, The Dow Chemical Company에 의해 제조된 FLEXOMER 에틸렌/1-헥센 폴리에틸렌), 균일하게 분지된 선형의 에틸렌/α-올레핀 코폴리머 (예를 들어, Mitsui Petrochemicals Company Limited에 의한 TAFMER 및 Exxon Chemical Company에 의한 EXACT), 및 균일하게 분지된 실질적 선형의 에틸렌/α-올레핀 폴리머(예를 들어, The Dow Chemical Company로부터 입수가능한 AFFINITY 및 ENGAGE)를 포함한다. 보다 바람직한 엘라스토머 폴리올레핀 코폴리머는 균일하게 분지된 선형 및 실질적 선형의 에틸렌 코폴리머이다. 실질적 선형의 에틸렌 코폴리머가 특히 바람직하고, 보다 완전히 USP 5,272,236, 5,278,272 및 5,986,028에 기재되어 있다.
열가소성 폴리머(조성물의 A 성분) 및 충격 개질제(조성물의 D 성분) 모두 폴리올레핀 엘라스토머일 수 있지만, 이들은 임의의 주어진 조성물에서는 동일한 폴리올레핀 엘라스토머가 결코 아니다. 즉, 열가소성 폴리머가 에틸렌-프로필렌 코폴리머라면, 충격 개질제는 에틸렌-프로필렌 코폴리머, 예를 들어, 에틸렌-부텐 코폴리머, 또는 에틸렌-옥텐 코폴리머, 또는 EPDM 이외의 어떤 것이다. 하나의 실시형태에서, 조성물은 열가소성 폴리머(성분 A)로서 IPP와, 충격 개질제(성분 D)로서 실질적 선형의 에틸렌 코폴리머, 예를 들면, ENGAGE 엘라스토머를 포함한다.
하나의 실시형태에서, 충격 개질제는 통상적으로 조성물의 1에서 20까지, 보다 통상적으로 5에서 15까지의 중량%를 포함한다.
하나의 실시형태에서, 본 발명의 조성물에 사용되는 커플링제는, 다음에 한정되지 않지만, 비스(술포닐 아지드)(BSA), 에틸렌 비닐 아세테이트(EVA) 코폴리머(예를 들어, DuPont에 의한 ELVAX 40L-03(40%VA, 3MI)), 및 아미노화 올레핀 블록 코폴리머(예를 들어, The Dow Chemical Company에 의한 INFUSE 9807)를 포함한다. 다른 커플링제의 예로는 비닐 및 에톡시기 함유의 폴리실록산(예를 들어, DYNASYLAN 6498(올리고머 비닐 실란)) 및 히드록시-말단의 디메틸실록산(<0.1 비닐 아세테이트)을 포함한다. 하나의 실시형태에서, 커플링제는 통상적으로 조성물의 0.001 ~ 0.5 중량%를 포함한다.
본 발명의 조성물은 하나 이상의 안정화제 및/또는 첨가제, 예컨대 다음에 한정되지 않지만, 산화 방지제(예를 들어, IRGANOX™ 1010(Ciba/BASF))과 같은 힌더드 페놀), 열(용융 프로세싱) 안정화제, 가수분해 안정성 증진제, 열 안정화제, 산 포획제, 착색제 또는 안료, UV 안정화제, UV 흡수제, 핵제, 가공 보조제(예컨대 오일, 스테아르산과 같은 유기산, 유기산의 금속염), 대전 방지제, 연기 억제제, 항적하제, 강화제, 가소제(예컨대, 디옥틸프탈레이트 또는 에폭시화 대두유), 윤활제, 유화제, 형광 증백제, (유리 형태의 또는 충전제 표면 개질제로서의) 실란, 시멘트, 우레아, 펜타에리트리톨, 미네랄, 과산화물과 같은 폴리알콜, 광 안정화제 (예컨대, 힌더드 아민), 몰드 이형제, 왁스(예컨대, 폴리에틸렌 왁스), 점도 개질제, 탄화제(예를 들어, 펜타에리트리톨) 및 다른 첨가제를, 이들 첨가제가 본 발명의 조성물로부터 제조된 물품의 원하는 물리적 또는 기계적 특성을 방해하지 않는 정도로 통합할 수 있다. 존재한다면, 이들 첨가제는 공지의 양으로 공지의 방법으로 사용되지만, 통상적으로 첨가제 또는 첨가제 패키지는 최종 조성물의 0 초과의, 예를 들어 0.01 ~ 2 중량%, 보다 통상적으로 0.1 ~ 1 중량%를 포함한다. 유용한 점도 개질제의 예는 The Dow Chemical Company로부터 입수가능한 VORANOL 3010 및 VORANOL 222-029와 같은 폴리에테르 폴리올을 포함한다. 유용한 시판되는 항적하제는 트리글리시딜 이소시아누레이트(TGIC), VIKOFLEX 7010(메틸 에폭시 소이에이트(에폭시화된 에스테르 패밀리)), 및 VIKOLOX 알파 올레핀 에폭시 (C-16)(1,2-에폭시헥사데칸(> 95 중량%) 및 1-헥사데센(<5 중량%)의 혼합물, 모두 eFAME로부터 입수가능)를 포함한다. 유용한 분산제/금속 킬레이터는 n-옥틸포스폰산(UNIPLEX OPA)이다.
본 발명의 조성물의 배합은 당업자에게 공지된 표준 방법에 의해 수행될 수 있다. 배합 장비의 예는 내부 배치 혼합기, 예를 들면, BANBURY 또는 BOLLING 내부 혼합기이다. 대안으로, 연속적인 단일 또는 트윈 스크류 혼합기, 예를 들어, FARREL 연속 혼합기, WERNER 및 PFLEIDERER 트윈 스크류 혼합기, 또는 BUSS 연속 혼련 압출기를 사용할 수있다. 이용되는 혼합기의 종류, 및 혼합기의 동작 조건은 점도, 부피 저항, 및 압출된 표면 평활성 등의 조성물의 성질에 영향을 미칠 것이다. FR 및 선택적 첨가제 패키지와 폴리머 블렌드의 배합 온도는 통상적으로 120℃에서 220℃까지, 보다 통상적으로 160℃에서 200℃까지이다. 최종 조성물의 다양한 성분이 첨가될 수 있고, 임의의 순서로, 또는 동시에 서로 배합될 수 있지만, 통상적으로 상용화제는 (포함되는 경우) IPP와 먼저 배합되고 열가소성 폴리머는 FR 패키지의 성분 중 하나 이상과 먼저 배합되며, 2개의 혼합물은 FR 패키지의 임의의 나머지 성분 및 임의의 첨가제와 서로 배합된다. 일부 실시형태들에서, 첨가제는, 첨가제를 비활성 플라스틱 수지로, 예를 들면, IPP 또는 열가소성 폴리머 중 하나로 개별적으로 또는 함께 분산시킴으로써 통상 형성되는 사전혼합된 마스터배치로서 첨가된다. 마스터배치는 용융 배합 방법에 의해 편리하게 형성된다.
PV 모듈 및 랙
다음 도면은 종래 기술과 본 발명의 다양한 실시형태를 나타낸다. 유사 컴포넌트 및 부분은 도면 전체에 걸쳐서 유사 넘버링된다.
종래 기술
도 1a 및 1b는 2개의 기존의 종래 기술의 태양 패널 어레이를 나타낸다. 각각의 예시에서, 다수의 태양 패널(11)은 어레이 랙 또는 프레임(12)에 격자 구성(도 1c및 1d에 도시)으로 부착된다. 어레이 랙(12)은 복수의 태양 패널(11)을 수용 및 홀딩하기 위한 방식으로 조립된 금속, 통상적으로 알루미늄의 크로스 지지체(12a) 및 금속, 통상적으로 알루미늄의 트러스(12b)를 포함한다. 태양 패널은 도 1e에 나타낸 바와 같이 복수의 금속 패스너(13)에 의한 임의의 종래 방식으로 랙(12)에 부착된다. 태양 패널을 어레이 랙에 체결하는 다른 수단은 너트 및 볼트, 그리고 용접(모두 미도시)을 포함한다. 각각의 태양 패널은, 태양 패널에 부착된 다른 것과의 정렬을 보장하도록 어레이 랙에 부착되는 때에 레벨링을 요구하며, 그리고 어레이 랙이 대부분, 전부는 아니지만, 금속이기 때문에, 접지를 요구한다(미도시). 어레이 랙이 지붕 위에 배치된다면, 밸러스트(미도시)가 통상적으로 제자리에 홀딩될 것이 요구된다. 어레이 랙이 지상 위에 배치된다면, 통상적으로 콘크리트 또는 금속 피어도 또한 요구된다.
도 2a 및 도 2b는 태양 패널(21)의 정면(21A) 및 후면(21B)을 각각 나타낸다. 태양 패널(21)은, 도 2c에 나타낸 바와 같이 금속 스크류(25A-B)를 이용하거나 또는 도 2d에 나타낸 바와 같이 금속 코너 인서트(26)를 이용하여 코너에서 결합되는, 금속, 통상적으로 알루미늄의 프레임 부분(24A-D)을 포함한다. 태양 패널 프레임워크가 금속이기 때문에, 그것은 또한 금속 어레이 랙과 유사하게, 접지 볼트(27A), 접지 너트(27B-C) 및 접지 와이어(27D-E)가 프레임 부분(24A)에 부착되게 하는 도 2e에 나타낸 바와 같은 접지를 요구한다. 태양 패널(21B)의 후면에는, 최종 사용 애플리케이션 또는 전기 격자로의 전송을 위해 광기전력 전지(29)(도 2a)에 의해 발생된 전기를 수집하는, 정션 박스(28)(도 2b)가 부착된다.
제 1 실시형태: PV 모듈 및 랙
도 3a는 본 발명의 태양 패널 어셈블리 및 그 지지 베이스의 하나의 실시형태의 분해도이다. 태양 패널 어셈블리(31)는 (후면측에서 본) 광기전력 어레이(32), 통합되거나 또는 이어진(seamed) 정션 박스(33)(도 3b), 전기적 포트(34)(도 3c), 정면 베이스 부착부(35A 및 35B), 배면 베이스 부착부(35C 및 35D), 및 풍향판(36)을 포함한다. 정면 및 배면 베이스 부착부는 광기전력 어레이의 후면에 대해 평평하게 접을 수 있고, 정면 베이스 부착부는 배면 베이스 부착부보다 통상적으로 더 짧으며, 통상적으로 50% 초과하여 더 짧다. 지지 랙(37)은 중간 커넥터 기판(39)에 의해 서로 결합되는 지지 탑재 베이스(38A 및 38B)를 포함한다.
도 3d는 정면 엘리베이션(42B) 및 배면 엘리베이션(43B)과 프레임 베이스(41B)를 포함하는 탑재 베이스(38B)를 또한 나타낸다. 프레임 베이스(41B)는, 도 3a 및 3e에 도시된 바와 같이 탑재 베이스(38A 및 38B)의 결합을 가능하게 하기 위해 중간 커넥터 기판(39)의 페그(미도시)를 스냅-핏 관계로 수용하도록 크기조절되고 형상화된 구멍(44B)을 포함한다. 프레임 베이스 정면 엘리베이션(42B)에는 정면 베이스 부착부(35B)에서의 구멍(46B)을 걸어맞춤하도록 페그(45B)가 장착되어 있다. 프레임 베이스 정면 엘리베이션(42A)은 프레임 베이스 정면 엘리베이션(42B)과 유사 방식으로 설계되어, 양자가 태양 패널 어셈블리(31)를 지지하고 페그(45A와 45B) 주위에서 선회할 수 있도록 한다. 구멍(35A) 및 페그(45A)의 걸어맞춤은 도 3f에 도시된다.
도 3g에 도시된 바와 같이, 프레임 베이스 배면 엘리베이션(43B)은 배면 베이스 부착부(35D)를 스냅-핏 관계로 수용하도록 크기조절되고 형상화된 슬롯(47B)을 포함한다. 프레임 베이스 배면 엘리베이션(43A)은 프레임 베이스 배면 엘리베이션(43B)과 유사 방식으로 설계되어, 양자가 태양 패널 어셈블리(31)를 지지하고 페그(45A와 45B) 주위에서 선회할 수 있도록 한다. 이러한 선회 특징과 관련하여, 배면 베이스 부착부(35C 및 35D)는, 정면 베이스 부착부가 페그(45A 및 45B)에 대해 회전할 때 패널이 이들 배면 베이스 부착부 상부에서 미끄러질 수 있게 하는 방식으로, 태양 패널 어셈블리(31)의 프레임에 걸어맞춤한다. 배면 베이스 부착부의 태양 패널 어셈블리 프레임에의 걸어맞춤은 도 3h에 도시된다. 배면 베이스 부착부(35D)는 태양 패널 어셈블리 프레임(52)에 부착되는 슬라이더(49)를 미끄러지듯 수용하도록 크기조절 및 형상화된 크라운(48)을 포함한다. 태양 패널 어셈블리의 선회 및 슬라이딩의 이러한 조합은 어레이에서 다른 패널에 대한 패널의 레벨링에 대한 필요성을 제거하며, 그리고 설치 정렬을 방해할 수도 있는 바람 및 다른 힘에 쉽게 응답할 수 있다.
배면 베이스 부착부(35C 및 35D)는 또한 풍향판(36)의 높이 에지를 수용 및 홀딩하는 슬롯을 포함한다. 이것은 도 3i에서 풍향판(36)의 높이 에지와 배면 베이스 부착부(35D)의 슬롯(51)의 걸어맞춤으로 도시된다.
도 3j는 2개의 태양 패널 어셈블리의 지지 랙이 하나의 어레이에 함께 위치되는, 2개의 태양 패널 어셈블리를 나타낸다. 어셈블리 및 랙은 인접 프레임 베이스 위에 배치되는 밸러스트(53)에 의해 제자리에 홀딩된다.
제 2 실시형태: PV 모듈 및 랙
본 발명의 하나의 실시형태에서, PV 모듈 프레임은 다음 특징 중 하나 이상을 특징으로 한다: (A) 단일의 몰딩 또는 오버-몰딩부, (B) L 형상, (C) 하나의 피스는 프레임의 일 측면에 위치하고 다른 피스는 프레임의 타 측면에 반대로 위치하는 2 피스의 정션 박스; (D) (패널의 정면측에서 바라보는 관점에서) 패널의 후면측에 있는 관찰되지 않는 와이어, (E) 자기 정렬 디바이스, 및 (F) 패널에 기계적 강도를 제공하기 위한 패널 후면의 적어도 하나의 구조적인 부재. 하나의 실시형태에서, 본 발명의 PV 모듈은 4a-d에서 보다 충분히 설명되는 이들 특징 중 2개, 3개, 또는 4개, 또는 5개, 또는 6개 모두를 특징으로 한다.
도 4a에서, PV 모듈(54)은 L 형상의 프레임(55), 정션 박스(56A-D), 자기 정렬 디바이스(57A-D)(단 57B 및 57D만 도시됨), 및 구조적인 빔(58A-B)를 포함한다. 정션 박스 및 자기 정렬 디바이스는 준프레임(semi-frame)으로 통합되며, 예를 들면, 몰딩된 준프레임의 일부이다. 하나의 정션 박스는 전기를 모듈로 이동시키고, 다른 정션 박스는 전기를 모듈로부터 이동시킨다. 도 4b 및 4c에 도시된 바와 같이, 하나의 모듈의 정렬 디바이스는 인접 모듈의 정렬 디바이스에 커플링된다. 하나의 정렬 디바이스, 예를 들면, 57A에는 암형 단부가 장착되어 있는 한편, 다른 정렬 디바이스, 예를 들면, 57B에는 수형 단부가 장착되어 있다. 디바이스는, 하나의 모듈의 암형 정렬 디바이스가 인접하는 모듈의 수형 정렬 디바이스에 대향하도록 각각의 모듈 상에 위치된다. 암수형 정렬 디바이스는, 함께 피팅될 때 서로에 대해 원하는 정렬로 인접한 모듈을 잠금시키는, 스냅-핏 통합부를 허용하도록 크기조절 및 형상화된다. 정렬 디바이스가 함께 잠금되는 경우, 이들은, 하나의 모듈의 하나의 정션 박스를 인접하는 모듈의 하나의 정션 박스에 접속시키는 짧은 와이어, 예를 들면, 도 4b의 59를 가린다.
또한 PV 모듈(54)에는 구조적인 빔(58A 및 58B)이 장착되어 있다. 하나의 실시형태에서, PV 모듈에는 하나의 빔이 장착된다. 또 다른 실시형태에서, PV 모듈에는 2개 초과의 빔이 장착된다. 하나의 실시형태에서, PV 모듈에는 빔이 없다. 구조적인 빔은, 존재하는 경우, 광기전력 어레이에 기계적 강도를 제공한다.
도 4d에 도시된 바와 같이, 구조적인 빔은 광기전력 어레이의 후면측에 배치되고 모듈의 긴 에지 내에 위치된다. 이들 구조적인 빔은 레일(61A 및 61B)에 각각 걸어맞춤하도록 크기조절 및 형상화되어, 빔(58A 및 58B)이 레일(61A와 61B) 상에서 또는 내에서 미끄러진다. 구조적인 빔(58A-B) 및 레일(61A-B) 양자는 통상적으로 관형이고, 그리고 서로의 위에 정렬되는 경우 핀 또는 다른 잠금 디바이스(62A-D)를 양자의 구조물에 삽입할 수 있게 하는 어퍼쳐를 포함하여 고정된 위치에서 서로 잠금시킨다. 레일은 통상적으로 C 형상을 가지는데, 즉 레일의 한 쪽이 구조적인 빔을 수용하도록 개방되어 있지만, 그 개구는, 빔이 레일 단부 사이의 영역으로부터가 아닌 레일 단부로부터 삽입 또는 제거되어야 하도록 크기조절된다. 이 특징은 PV 모듈을 어레이 랙 또는 다른 프레임에 부착하기 위한 스크류, 볼트 등에 대한 필요성을 감소 또는 제거시키며, 자기 정렬 디바이스 및 통합 정션 박스에 의해 조립 시간과 노력을 감소시킨다.
프레임의 조립은 빠르고 간단하다. L 형상 프레임은 개방 측면이 위로 가도록 평평한 표면 위에 놓이며, 즉, L의 하나의 레그(leg)가 표면 상에 평평하게 있고 L의 다른 다리가 수직으로 위쪽으로 연장된다. 시일러(sealar)가 광기전력 어레이 패널의 프레임 및/또는 에지의 내측에 도포되고, 그 후 패널은 시일러가 패널 에지와 프레임 사이에 있도록 개방 프레임에 삽입된다. 이후 시일러는, 패널이 안전하게 프레임에 부착되도록 경화된다.
이후 구조적인 빔이 임의의 편리한 방법, 예를 들면, 기계적 패스너, 압축 맞춤, 접착제 등에 의해 프레임에 삽입 및 고정되고, 조립된 모듈은 이후 레일 상으로 미끄러진다. 모듈은 정렬 디바이스를 이용하여 함께 스냅 핏되고, 정션 박스는 소프트 와이어, 예를 들어 도 4b에서의 49에 의해 커플링되거나 또는 정션 박스에 이러한 접속부(미도시)가 장착되는 경우 함께 스냅 핏되고, 그리고 PV 모듈은 이후 스냅 핀을 이용하여 레일에 고정된다.
광기전력 어레이의 에지와 프레임 사이에 적은 공간이 필요하기 때문에, L 형상의 프레임은 보다 작은 풋프린트(예를 들면, 2.5 % 이상)를 갖는 PV 모듈의 구성을 허용한다. 이것은 모듈 중량 및 구성화 비용을 감소시킨다.
제 3 실시형태: PV 모듈 및 앵커 블록
본 발명의 하나의 실시형태에서, PV 모듈 프레임은 (i) 바람직하게 통합 정션 박스를 갖는 백시트, 및 (ii) 4개의 코너 커넥터에 의해 직사각형 구성으로 함께 결합되는 4개의 직선 측면 프레임 세그먼트를 포함한다. 백시트는 태양 전지 층과 적층될 수 있다. PV 모듈은 크로스 앵커 블록의 사용을 통해 어레이에 고정될 수 있다.
PV 모듈, 프레임 및/또는 앵커 블록은 다음의 특징 중 하나 이상을 특징으로 한다:
(A) 모듈은 (1) 후면 지지체, (2) 정면 지지체, (3) 정면 지지체와 후면 지지체 사이의 흡수체 층, 및 (4) 후면 및 정면 지지체와 흡수체 층을 둘러싸며, 4개의 코너 커넥터에 의해 직사각형 구성으로 함께 결합되는 4개의 직선 측면 세그먼트를 포함하는 프레임을 포함한다;
(B) 복수의 프레임 모듈을 어레이로 조립 및 홀딩하고, 그리고 어레이를 지지체, 예를 들어, 지붕 또는 콘크리트 피어에 부착하기 위한 크로스 앵커 블록;
(C) 정션 박스와 전기 단자의 기능과 통합될 수 있는 별도의 구조적인 백시트;
(D) 별도의 구조적인 백시트 상의 중공 또는 고체 리브;
(E) 수직 및/또는 수평 및/또는 웨이브 및/또는 경사 및/또는 격자인 백시트 리브 패턴;
(F) 태양 전지 어레이 패널에 적층된 별도의 구조적인 백시트;
(G) 어셈블리는 하나 이상의 프레임 레일로 태양 전지 어레이 패널에 미끄러질 것을 요구한다;
(H) 프레임 레일은 구조적인 백시트에 걸어맞춤하기 위한 채널을 포함한다;
(I) 크로스 앵커 블록은 모듈을 걸어맞춤하고 홀딩하기 위한 스냅 핏 및/또는 PV 모듈과 지지체, 예를 들어, 지붕, 콘크리트 피어 등 사이의 공간을 생성하는 스텝을 포함한다;
(J) PV 모듈 사이에서 플러그 앤 플레이하기 위한 전기 단자 기능과 코너 커넥터 및 크로스 앵커 블록의 스냅 핏의 통합으로 모듈 사이 및 모듈 중에 전기적 접속을 제공, 예를 들어 PV 모듈의 크로스 앵커 블록으로의 푸시 다운시, 전류가 하나의 모듈에서 다른 모듈로 통과할 수 있도록 전기 접속이 생성된다;
(K) 프레임의 플라스틱은 열가소성 또는 열경화성이며, 1.5MPa 내지 30MPa의 영률을 갖는다.
도 5a-d는 본 발명의 이 실시형태를 나타낸다. 제 1 단계로서, 태양 전지의 어레이를 포함하는 시트를 구조적인 백시트에 적층함으로써 태양 전지 패널이 구성된다. 하나의 실시형태에서, 구조적인 백시트는 적층되는 태양 전지의 시트에 강도를 부여하기 위해서 리브 또는 보강 구조물(미도시)을 포함한다. 도 5a는 직선 측면 프레임 세그먼트(64A 및 64B)로의 적층된 태양 전지 패널(63)의 삽입을 도시한다. 적층된 태양 전지 패널은 적층 프로세스와 태양 전지 패널과 구조적인 시트의 크기 및 형상에 따라, 단일 또는 이중(또는 그 이상)의 에지를 가질 수 있다. 도 5a 및 5b에서, 적층된 태양 전지 패널(63)은 이중 에지를 갖는 것으로 도시되어 있으며, 이로써 직선 측면 프레임 세그먼트(64A 및 64B)는 적층된 태양 전지 패널(63)의 에지를 걸어맞춤 및 홀딩하기 위한 이중 채널(65A 및 65B)을 포함한다. 일단 측면 프레임 세그먼트(64A 및 64B)가 패널(63)의 측면 에지에 부착되면, 측면 프레임 세그먼트(66A 및 66B)는 패널(63)에 부착된다(도 5c). 측면 프레임 세그먼트(66A 및 66B)는, 길이가 더 짧은 것을 제외하고 측면 프레임 세그먼트(64A 및 64B)와 구조적으로 비슷하지만, 미도시된 하나의 실시형태에서 이들은 동일한 길이이며 정사각형의 형태로 함께 결합된다. 측면 프레임 세그먼트(66A 및 66B)가 패널(63)에 부착되기 이전에, 각각은 먼저 코너 커넥터(67A-D)와 피팅된다. 이들 커넥터는 측면 프레임 세그먼트의 단부에 바싹 걸어맞춤하고 홀딩하도록 크기조절 및 형상화된다. 일단 코너 커넥터가 프레임 세그먼트에 부착되면, 이들 어셈블리(예를 들어, 도 5d에서 68)가 패널 및 측면 프레임 세그먼트에 스냅 핏되어 프레임 패널(69)을 형성한다(도 5c). 측면 프레임 세그먼트는 고체 또는 중공일 수 있으며, 중공의 경우, 비어 있거나 충전될 수 있다. 하나의 바람직한 실시형태에서, 측면 프레임 세그먼트는 중공이고 고체의 강성(고탄성) 발포체(미도시)로 충전된다. 발포체 인서트는 중량비에 대한 프레임 강성을 증가시킴으로써 프레임에 강성을 부여하고, 이는 궁극적으로 보다 작은 프레임의 사용을 허용하여, 결국 취급 및 설치를 단순화한다.
코너 커넥터의 하나의 실시형태는 도 5e-g에서 보다 충분히 설명된다. 도 5e-f는 코너 커넥터(67A)의 외부도 및 내부도를 각각 나타낸다. 코너 커넥터(67A)는 3개의 주요 섹션, 제 1 아암(71A), 제 2 아암(71B) 및 중간 몸체(71C)를 포함하며, 2개의 아암은 몸체로부터 연장된다. 각각의 아암은 측면 또는 에지 프레임의 단부를 단단하게 걸어맞춤 및 홀딩하도록 크기조절 및 형상화되며, 그리고 구조적인 백시트의 저면이 안착될 수 있는 선반(72A 또는 72B)을 각각 포함한다. 중간 몸체(71C)는, 측면 또는 에지 프레임에서의 상응하는 채널과 이미 걸어맞춤되지 않은 구조적인 백시트 및 태양 패널의 그 부분을 걸어맞춤 및 홀딩하기 위한 채널(73A 및 73B)을 포함한다. 중간 몸체(71C) 외부에는, 도 5h-j에 기재된 크로스 앵커 블록을 걸어맞춤하기 위한 삽입 탭(74A 및 74B)이 위치되어 있다. 코너 커넥터는 통상적으로 단일의 몰딩된 플라스틱 피스를 포함하며, 일반적으로 태양 패널 어레이에서의 모든 코너 커넥터는 조성 및 구조에서 동일하다. 직선 측면 프레임 세그먼트와 같이, 코너 커넥터는 고체 또는 중공일 수 있으며, 중공의 경우, 비어 있거나 충전될 수 있다. 하나의 바람직한 실시형태에서, 코너 커넥터는 중공이고 고체의 강성(고탄성) 발포체(미도시)로 충전된다. 발포체 인서트는 중량비에 대한 프레임 강성을 증가시킴으로써 커넥터에 강성을 부여하고, 이는 궁극적으로 보다 작은 커넥터의 사용을 허용하여, 결국 취급 및 설치를 단순화한다.
도 5g는 에지 프레임과 걸어맞춤된 코너 커넥터 및 적층된 태양 패널의 절단면도를 제공한다. 이 도면에서, 태양 전지 어레이 패널(75)은 립(77A-77B)을 포함하는 구조적인 백시트(76)에 적층된다. 적층된 태양 패널은 프레임(78)의 채널 내에 홀딩되고, 그 단부 및 적층된 태양 패널의 단부는 중간 몸체(71C)의 상응하는 채널 내에 홀딩된다.
도 5h-j는 이 실시형태의 태양 패널 어레이를 지붕 상부 또는 유사 구조물 위에 설치한 것을 나타낸다. 도 5h에서, 앵커 블록(79)은 태양 패널(69)의 코너 커넥터(67B)와 걸어맞춤된다. 앵커 블록(70)은 일반적인 크로스 형상을 가지며, 그 각각의 아암은 코너 커넥터의 중간 몸체의 삽입 탭(예를 들어, 74A)을 수용 및 단단하게 홀딩하도록 크기조절 및 형상화된 공동(예를 들어, 81)을 포함한다. 도 5h에 도시된 바와 같이, 탭과 공동은, 코너 커넥터를 앵커 블록으로부터 리프트시키지 않고도 코너 커넥터가 앵커 블록으로부터 걸어맞춤해제되는 것을 방지하기 위해 크로스의 아암에 대한 것보다 더 넓은 섹션을 갖는 일반적인 사다리꼴의 형상을 갖는다. 삽입 탭을 수용하기 위한 앵커 블록 상의 공동이 블록 상에 위치되어 태양 패널 및 표면 아래에 공간이 형성되도록 하며, 그 위에 패널 아래에서 공기 흐름을 허용하도록 블록이 탑재되고, 이로써 패널로부터 환경으로의 열 전달을 촉진한다.
지붕위 또는 다른 표면 상에의 태양 패널 어레이의 설치에서, 먼저 앵커 블록을 원하는 패턴으로 놓고(예를 들어, 도 5i), 이후 패널의 각 코너를 앵커 블랙에 위치시킴으로써 태양 패널 어셈블리를 제자리에 간단히 스냅핑하고, 그리고 패널의 각 코너에서 압력을 가하여 블록의 수용 사분면으로 패널을 스냅-핏한다(도 5j). 통상적인 태양 패널 어레이는 표준 격자의 형태를 취하지만, 어레이는 임의의 원하는 구성, 예를 들어, 삼각형, 다이아몬드, 원형 등을 취할 수 있다.
제 4 실시형태: PV 모듈 프레임
본 발명의 하나의 실시형태에서, PV 모듈은 각 코너 커넥터를 포함한다. 이 커넥터는 모듈의 용이한 조립을 제공하면서 PV 모듈에 양호한 강도와 강성 및 깨끗한 외관을 부여한다.
이 실시형태는 도 6a-i에 도시되어 있다. 도 6a는 프레임 섹션(83A-D)과 태양 전지 어레이(84)를 포함하는 PV 모듈 정면측(82A)을 도시한다. 도 6b는 프레임 섹션(83A-D) 및 코너 커넥터(85A-D)를 포함하는 PV 모듈 배면측(82B)을 도시한다.
주어진 PV 모듈의 모든 코너 커넥터는 크기, 형상 및 기능이 본질적으로 비슷하다. 도 6c-d에 도시된 바와 같이, 코너 커넥터, 예를 들면, 85A는 제 1 및 제 2 레그(86A-B)가 직각 섹션(87A-B)에 의해 결합되는 L 형상이다. 각각의 레그의 외부 표면(도 6c)에는 프레임 섹션에 커넥터를 결합하기 위한 탭(88A, 88B)이 갖추어져 있거나 그렇지 않으면 엠보싱되어 있다. 도 6c에 도시된 바와 같이, 탭은 I 형상이지만, 다른 탭 형상, 예를 들면, 크로스(+), 플러스/마이너스 부호(±)도 또한 채용될 수 있다. 탭의 크로스바는 탭을 가지고 있는 커넥터 레그로부터 이격되어 있고, 탭은 통상적으로 탭을 가지고 있는 레그보다 크기가 작은 것이 바람직하다.
커넥터 상의 탭은 프레임의 섹션에 의해 수용 및 홀딩되도록 크기조절 및 형상화된다. 각각의 프레임 셕션은 커넥터의 탭과 크기 및 형상 면에서 대응되는 2개의 슬롯 또는 다른 어퍼쳐(예를 들어, 도 6e, 슬롯(88C))를 (각 단부에 하나씩) 가지며, 슬롯 안으로의 삽입시 탭이 하향 방향으로 이동되어 탭의 크로스바가 슬롯의 크로스바와 더 이상 정렬되지 않도록 할 수 있게 하기 위해서 슬롯의 길이는 탭의 길이보다 더 길다. 각각의 커넥터 상의 탭은 동일한 크기 및 형상이거나 또는 상이한 크기 및/또는 형상일 수 있고, 통상적으로 동일한 크기 및 형상인 것이 바람직하다.
도 6f-h는 코너 커넥터가 PV 모듈 프레임의 2개의 섹션을 커플링하거나 또는 결합하는 방식을 나타낸다. 도 6f는 탭이 대응되는 슬롯 안으로 삽입되는 것을 나타내고, 도 6g는 탭을 프레임에 대한 위치에서 잠금하기 위해서 이후 탭의 크로스바가 슬롯의 크로스바와 더 이상 정렬되지 않도록 탭이 슬롯 아래로 미끄러지는 것을 나타낸다. 이 절차는 프레임 섹션에 결합되도록 프레임 섹션과 반복되며, 도 6h에 도시된 바와 같이 PV 모듈 코너 안으로 2개의 프레임 섹션을 연결 형성하도록 커넥터가 프레임 섹션에 이미 부착된다.
PV 모듈 코너가 (프레임(83B 및 83C) 내측이어서 미도시된) 코너 커넥터를 이용한 2개의 프레임 섹션, 예를 들어 83B 및 83C의 결합에 의해 형성된다면, 그리고 통상적으로 PV 모듈 태양 어레이 패널 및 구조적 백시트가 어쨋든 프레임 안으로 삽입된 이후에는, 코너 이음새의 외측면은 레이저(89) 또는 유사 도구를 사용하여 함께 용접된다(도 6i).
제 5 실시형태: PV 모듈 프레임
본 발명의 하나의 실시형태에서, PV 모듈은 힌지 및 스냅-핏 특징부를 갖는 프레임 구조를 포함한다. 모듈은 (i) 통합된 힌지 프레임 커버를 갖는 하나의 몰딩부, (ii) 태양 전지 어레이 패널을 지지하는 프레임 에지 상의 에지 스텝, (iii) 스냅-핏 커버, 및 (iv) 프레임 에지 상의 통합된 정션 박스를 특징으로 한다. 힌지 프레임 커버는 프레임 하부와 스냅-핏하며, 그것은 일체형이거나 또는 다중세그먼트형일 수 있고, 그리고 일체형인 경우라면, 즉 단일의 몰딩부인 경우라면, 그것은 프레임과 함께 몰딩되거나 또는 프레임과 별도로 몰딩될 수 있다. 본 실시형태의 설계는 다중 부분 구조보다 더 양호한 밴딩 강도, 감소된 조립 복잡성 및 시간, 커버 및 프레임의 별도 제작에 대비한 감소된 제작 비용을 초래할 수 있고, 그리고 프레임에 태양 패널 어레이를 확보하는 것을 도울 수 있다.
도 7a-b는 힌지 및 스냅-핏 구성을 갖는 본 실시형태의 통합된 PV 모듈을 나타낸다. 도 7a는 태양 전지 어레이 패널(84)을 포함하는 조립된(폐쇄된) PV 모듈(91A)을 나타낸다. 힌지 상부 프레임 커버(92A-D)는 프레임 하부(93A-D)(93A 및 93C는 미도시) 상에서 폐쇄된다. 도 7b는 개방된 상부 프레임 커버(92A-D), 힌지 세트(94A-D), 및 프레임 하부(93A-D)(93A 및 93C는 도시되지 않음)를 갖는 조립해제된(개방된) PV 모듈(91B)을 나타낸다.
도 7c-d는 프레임/커버 스냅-핏의 하나의 실시형태의 예시이다. 도 7c는 프레임 커버/하부 프레임 개방된 어셈블리를 도시한다. 프레임 커버(92A)에는, 핑거(96A)가 장착되어 있는 플런저(95A)가 장착되어 있다. 플런저(95A)는 웰(97A)에 인입될 수 있도록 프레임 커버(92A) 상에서 크기조절, 형상화 및 위치하며, 핑거(96A)는 웰(97A) 내에 위치되는 핑거(98A)에 걸어맞춤할 수 있다. 핑거(96A 및 98A)는 플런저 (95A) 및 웰(97A) 상에서 각각 크기조절, 형상화 및 위치하여, 프레임 커버(92A)가 프레임 하부(93A) 상에서 폐쇄되는 경우, 핑거는 웰(97A) 내에 플런저(95A)를 단단하게 홀딩하도록 인터로킹된다. 프레임 하부(93A)는 태양 전지 어레이 패널(84)의 에지가 안착할 수 있는 선반 또는 레지(99A)를 포함하고, 프레임 커버(92A)는 프레임 하부(93A) 상에서 폐쇄되는 경우 그것(프레임 커버(92A))이 선반(99A) 상에 안착하는 태양 전지 어레이 패널(84)의 에지 너머로 연장될 정도로 충분히 길다. 프레임 커버(92A)는 힌지(94A)에 의해 프레임 하부(93A)에 연결된다. 도 7d는 조립 또는 폐쇄된 상태의 프레임 커버(92A)/프레임 하부(93A) 구성을 도시한다.
도 7e-f는 도 7c-d의 대안되는 실시형태를 도시한다. 이 대안의 실시형태에서, 플런저(95A) 상의 핑거(96A)는 플런저(95B) 상의 플런저 헤드(96B)로 대체된다. 웰(97A)의 형상은, 플런저 헤드(96B)를 수용 및 홀딩하는 프레임 하부(93B) 상에서 크기조절, 형상화 및 위치되는 웰(97B)로 변경된다. 대안의 플런저 및 웰 형상이 본 발명의 실시에 사용될 수 있다.
PV 모듈(91A)의 조립은 쉽고 빠르다. 하부 프레임(93A-D)은 본 명세서의 다른 곳에서 설명된 것과 같은 임의의 편리한 방법으로 원하는 구성으로 조립된 단일의 통합 피스로서 또는 분리된 피스로서 몰딩될 수 있다. 프레임 커버(92A-D)는 또한 프레임 하부(93A-D)와 단일의 통합된 구성의 일부로서 몰딩될 수 있거나(프레임 커버가 프레임 하부에 힌지된 바람직한 구성), 또는 프레임 커버는 구성화 프로세스 동안 별도로 부착되는 별도의 피스로 몰딩될 수 있다(본 실시형태에서, 힌지는 구성의 일부가 아니다). 어셈블리는 단순히 프레임에 맞게 크기조절된 태양 전지 어레이 패널을 프레임 하부 상에 배치시켜, 패널의 각각의 에지가 대응되는 프레임 에지에 안착하도록 하고, 이후 패널의 이들 에지 상부에 프레임 커버를 폐쇄하여 플런저가 그 대응되는 웰에 인입 및 걸어맞춤하도록 한다. 본 발명의 하나의 실시형태에서, 프레임 하부(93A-D)의 하나 이상은 본 명세서에 또한 기재된 통합된 정션 박스를 포함한다.
제 6 실시형태: PV 모듈 프레임
본 발명의 하나의 실시형태에서, PV 모듈은 블로우 몰딩 프로세스에 의해 제조된다. 이 프로세스는, 복잡한 형상을 갖는 중공부의 제조를 허용하고, 구조적인 백시트와 정션 박스의 통합을 허용하고, 그리고 중량비 대비 높은 강성을 제공한다(이것은 모듈의 중량을 감소시켜 그 비용을 감소시킬 것이다).
본 실시형태의 프로세스는 고 강성, 저 수축 복합체를 제조하기 위해 열가소성 올레핀(TPO)을 긴 유리 섬유로 충전하는 단계를 포함한다. TPO 복합체는, 다음에 한정되지 않지만, UV 안정화제, 안료 또는 염료, 산화방지제 및 핵제를 포함하는 첨가제와 배합된다. TPO 복합체는, PV 모듈이 동작 동안 발열하여 전지의 효율을 극대화하는 것을 보장하기 위해서 방사선을 통해 에너지를 방출하는 충전제를 또한 함유할 수 있다. 이러한 냉각 입자는 탄화 규소, 이산화 규소 등을 포함할 수 있다.
TPO 복합체는 도 8a-c에서 설명된 것과 같은 통합 프레임과 백시트를 생산하는 기존의 블로우 성형 장비와 조건을 사용하여 압출된다. 태양 전지 어레이 패널은 이후 프레임 안으로 삽입되고, 엘라스토머 밀봉재(sealant)는 방수 시스템을 보장하기 위해 도포된다.
도 8a는 태양 전지 어레이 패널(84)이 안착되는 블로우 성형된, 중공 플라스틱 프레임(102)을 포함하는 PV 모듈(101)의 정면측을 도시한다. 패널은, 패널 및 프레임의 에지에 의해 형성된 이음매에 도포된 엘라스토머 밀봉재(미도시)에 의해 프레임 상의 제자리에 밀봉된다.
도 8b는 통합 백시트(103)를 갖는 플라스틱 프레임(102) 및 통합 정션 박스 커버(106)를 갖는 통합 정션 박스(105)를 포함하는 PV 모듈(101)의 배면측을 도시한다. 백시트는 통합 길이 리브(104A) 및 통합 폭 리브(104B)를 포함한다. 여기서 사용되는 바와 같이, "통합"은 모든 컴포넌트, 즉 프레임, 리브를 갖는 백시트, 정션 박스 및 커버가, 서로 부착되는 별도의 피스와는 달리 단일의 성형품의 일부인 것을 의미한다.
도 8c는 도 8a의 PV 모듈의 절단면을 도시한다. 이 도면에서 보는 바와 같이, 플라스틱 프레임(102), 및 길이 및 폭 양자의 리브(104A 및 104B)는 각각 중공이다.
오버 몰딩된 프레임을 생성하기 위한 사출 성형 프로세스
본 발명의 하나의 실시형태에서, PV 모듈은 오버 몰딩 프로세스를 이용하여 제조된다. 프로세스는 하나의 단계이고 보다 양호한 밀봉(sealing) 성능을 갖는 프레임을 제조한다. PV 모듈, 프레임 및/또는 프로세스는 다음의 특징 중 하나 이상을 특징으로 한다:
(A) 모듈은 (1) 후면 지지체, (2) 정면 지지체, (3) 정면 지지체와 후면 지지체 사이의 흡수체 층, 및 (4) 프레임이 (i) 후면 지지체; 및 (ii)통합 프레임과 적층 사이의 층간층과 통합되도록, 후면 및 정면 지지체와 흡수체 층을 둘러싸는 통합 프레임을 포함한다;
(B) 프레임은 하나의 단계의 오버 몰딩 프로세스를 통해 제조된다;
(C) 프레임은 단일의 통합된 몰딩부이고, 따라서 그것은 모듈의 조립을 단순화한다;
(D) 프레임은 구조적인 플라스틱 백시트와 통합된다;
(E) 프레임은 정션 박스 및/또는 전기 단자 박스와 통합된다;
(E) 프레임은 정션 박스 커버와 통합된다;
(G) 프레임은 그 에지를 밀봉하는 접착제를 필요로 하지 않고, 따라서 모듈 전지를 위한 보다 양호한 밀봉을 제공한다;
(H) 층간층은 열가소성 또는 열경화성이고, 오버 몰딩 재료 및 적층 재료와 매칭되는 소정의 선 열팽창 계수(CLTE)를 갖는다;
(I) 층간층은 정면 지지체 및 흡수체 층과 적층되거나, 또는 정면 지지체 및 흡수체 층과 접착제에 의해 본딩된다; 그리고/또는
(K) 프레임의 플라스틱은 열가소성 또는 열경화성이며, 1.5MPa 내지 30MPa의 영률을 갖는다.
도 9a-f는 본 발명의 하나의 실시형태를 설명한다. 도 9a는 태양 전지 어레이 패널(84)을 도시한다. 이 패널은 하나의 또는 복수의 태양 전지를 포함할 수 있고, 모노층 또는 멀티층 구성일 수 있다. 도 9b는 플라스틱 프레임(108)과 오버 몰딩된 패널(84)을 포함하는 최종 모듈(107)을 도시한다.
도 9c는 몰드 하부(109) 내의 태양 전지 패널(84)을 도시하고, 도 9d는 커버 패널(84) 대신에 몰드 커버(111)를 갖는 도 9c의 패널-인-더-몰드(panel-in-the-mold)를 도시한다. 도 9e는 오버 몰딩된 플라스틱 프레임(108)을 형성하기 위해 플라스틱이 사출된 이후의 도 9d의 폐쇄된 몰드를 도시한다. 도 9f는 몰드 커버(111)와 몰드 하부(109)로부터 몰딩 해제된 최종 제품(107)을 도시한 분해도이다.
제 7 실시형태: PV 모듈 프레임
본 발명의 하나의 실시형태에서, PV 모듈의 탑재 랙은 모듈 자체에 통합된다. 이 설계는 설치 비용 및 시간의 절감을 초래한다.
도 10a-f는 통합 랙을 갖는 PV 모듈에 대한 여러 변형예를 도시한다. 도 10a는 힌지(114A-D) 각각에 의해 프레임(115)에 부착된 확장 랙 레그(113A-D)를 갖는 모듈(112)을 도시한다. 랙 레그(113A-B)는 랙 태양 노출을 최적화하도록 모듈(112)에 경사를 제공하기 위해 랙 레그(113C-D)보다 더 길다. 레그(113A-B)와 레그(113C-D) 사이의 길이 차이는 광범위하게 변할 수 있다. 힌지는 랙 레그를 확장되거나 또는 접혀진 위치에서 홀딩하기 위해 해제가능한 잠금 기능(미도시)을 가지며, 그것은 레그가 한 위치에서 다른 위치로 이동될 때 해제될 수 있다. 화살표(116A-D)는, 레그가 모듈 (112)의 후면으로 접히도록 이동되는 방향을 도시하고, 그리고 도 10b는 배면에 접힌 레그를 갖는 모듈을 도시한다. 도 10b에서의 모듈의 구성은 저장 및 운송에 매우 적합하며, 그리고 스윙 아웃 성질의 레그는 지붕 또는 피어 상의 설치를 용이하게 한다.
도 10c-e는 본 실시형태의 또 다른 변형예를 도시한다. 도 10c-d는 랙 레그(113A-D)가, 프레임(115)으로부터 반대로 그리고 모듈(112)의 후면에 대해, 각각 프레임(115)의 채널(117A-D) 안으로 접혀진 것을 도시하다. 도 10e는, 사이드 아암(118B 및 118D)(사이드 아암 A 및 C는 미도시)에 의해 확장된 레그가 제자리로 잠금되는 것을 도시한다. 레그 및 사이드 아암에는 레그를 프레임 채널 안으로 접힐 수 있게 하기 위해 힌지(미도시)가 장착된다.
도 10f는 배면 랙 레그(113A-B)가 그 각각의 높이에 대한 조정을 허용하는 구성으로 뽑았다 접었다 할 수 있는 또 다른 변형예를 도시한다. 이 설계의 레그에는 수단(119A-B)이 각각 장착되어 원하는 높이에서 레그를 잠금한다. 이들 수단은, 다음에 한정되지 않지만, 스냅핑 슬리브, 페그 및 구멍, 및 다양한 압축(constriction) 구성, 예를 들어, 트위스트 링을 포함한다.
제 8 실시형태: PV 모듈 프레임
본 발명의 하나의 실시형태에서, PV 모듈은, 태양 전지 패널이 삽입될 수 있는, 폐쇄가능한 진입부를 일 에지에 갖는 원피스의 통합 프레임을 특징으로 한다. 프레임은 어셈블리를 위해 4개의 에지 지지체를 제공하고, 어셈블리가 프레임 안으로 삽입되는 진입구는 통상적으로 스냅-핏 두껑으로 폐쇄 및 밀봉될 수 있다.
PV 모듈은 다음의 특징 중 하나 이상을 특징으로 한다:
(A) 후면 지지체, 정면 지지체 및 정면 지지체와 후면 지지체 사이의 흡수체 층을 포함하는 태양 패널 어셈블리와 이 어셈블리를 둘러싸는 하나의 프레임;
(B) 원피스의 통합 몰딩된 프레임;
(C) 프레임에 통합된 정션 박스;
(D) 어셈블리가 프레임 안으로 삽입될 수 있는, 프레임의 일 단부의 진입부;
(E) 프레임으로의 진입부는 스냅-핏 폐쇄에 의한 밀봉 블록 또는 뚜껑으로 폐쇄될 수 있고, 뚜껑은 프레임에 힌지되거나 프레임으로부터 착탈될 수 있다; 그리고
(F) 프레임의 폐쇄된 뚜껑과 삽입된 어셈블리 사이에 밀봉재가 위치하며, 어셈블리가 프레임 안으로 삽입된 이후 뚜껑이 폐쇄된 이전에 충분한 밀봉재가 통상적으로 도포된다.
삽입된 어셈블리 상부의 뚜껑을 안전하게 폐쇄하도록 충분한 밀봉재가 도포된다. 하나의 실시형태에서, 밀봉재는 또한 프레임의 상부 부분과 하부 부분 사이에서 접착제의 역할을 한다. 밀봉재의 조성물은 본 발명의 실시에 중요하지 않다.
프레임의 조성물은 또한 편의에 따라 달라질 수 있고, 열가소성 또는 열경화성 재료일 수 있다. 통상적으로 프레임 조제용 재료는 영률이 1.5MPa 내지 30MPa 이고, 모듈러스는 조제물에 섬유(예를 들어, 유리 섬유, 탄소 섬유 등)를 포함시킴으로써 개선될 수 있다. 조성물은 산화방지제, UV 안정화제, 안료, 염료, 핵제, 난연제 등과 같은 다양한 첨가제에 의해 개선될 수 있다. 조성물은 또한, 모듈이 동작 동안 발열하여 전지 효율을 극대화하는 것을 보장하기 위한 하나 이상의 충전제일 수 있다. 이들 충전제는 탄화 규소, 이산화 규소, 질화 붕소 등을 포함한다.
하나의 몰딩부 설계에 의해, 본 실시형태의 PV 모듈 프레임은 밴딩/플렉싱에 대한 양호한 저항성을 제공하며, 태양 패널 어셈블의 용이한 삽입 및 통합된 정션 박스에 의해 모듈의 어셈블리를 감소시킨다.
도 11a는 본 발명의 이 실시형태의 PV 모듈의 분해도이다. PV 모듈 프레임(120)은 통합 정션 박스(121), 트랙(122) 및 진입구(123)를 포함하는 통합된, 단일의 몰딩 피스이다. 트랙 (122) 및 진입구(123)는 태양 패널 어셈블리(124)를 수용 및 홀딩하도록 크기조절 및 형상화된다. PV 모듈의 어셈블리에서, 패널의 에지가 걸어맞춤되고 트랙(122)에 의해 홀딩되도록 이동 화살표(125)로 나타낸 바와 같이 진입구(123)를 통해 및 그 안으로 태양 패널 어셈블리(124)가 삽입된다. 일단 어셈블리가 프레임 내에 있다면, 밀봉재(미도시)는 진입구 상부에 도포되고 밀봉 블록(또는 뚜껑)은 이동 화살표(126)로 나타낸 바와 같이 그 안으로 삽입된다. 조립된 PV 모듈(127)은 도 11b에 도시된다.
도 11c는 프레임 안으로 삽입된 밀봉 블록, 및 태양 패널 어셈블리를 나타낸다. 태양 패널 어셈블리(124)는 정면 또는 상부 지지체(124A), 후면 또는 하부 지지체(124B) 및 흡수체 패널(즉, 태양 전지 어레이)(124C)을 포함한다. 어셈블리는, 상부 및 하부 트랙 표면(122A 및 122B)에 의해 각각 정의되는 트랙(122) 안으로 딱맞게 핏되고 트랙(122)에 의해 운반된다. 트랙 표면(122A-B)은 어셈블리(124) 및 밀봉 블록 (125)의 외부 에지들 사이에 배치되는 밀봉재(129)에 의해 스냅-핏 폐쇄로 밀봉 블록(125)에 안전하게 걸어맞춤하도록 크기조절 및 형상화된다.
제 9 실시형태: PV 모듈
본 발명의 하나의 실시형태에서, PV 모듈은, 하부 스킨 및 복수의 이격된 지지 레그를 포함하는 백 패널을 특징으로 한다. PV 모듈의 냉각을 돕는 개방된 채널 또는 침니(chimney)를 생성하는 방식으로 광기전력 적층체의 하부 표면에 레그가 부착된다. 도 12는 백 패널의 예를 도시한다.
PV 모듈은 다음의 특징 중 하나 이상을 특징으로 한다:
(A) 백 패널은 하부 스킨 및 복수의 이격된 지지 레그를 포함한다. 통상적으로 백 패널은 단일의 통합된 몰딩된 플라스틱 피스이다. 백 패널은 광기전력 적층체의 하부 표면에 레그를 접착시킴으로써, 예를 들어, 아교칠함으로써 PV 적층체에 부착된다.
(B) 백 패널은 통상적으로 섬유 보강된 폴리머로 제조된다. 섬유는 유리 섬유, 탄소 섬유, 현무암 섬유, 케블라 섬유, 로빙(roving) 중인 고강도 폴리머 섬유, 매트 브레이드 또는 직조 섬유 및/또는 이들의 둘 이상의 조합일 수 있다. 하부 스킨은 최적의 재료 사용으로 최대의 강성과 강도를 제공하도록 설계될 수 있다. 예를 들어, 하부 스킨의 외부 층은 섬유 매트 또는 직조 섬유 보강 폴리머로 제조될 수 있다.
(C) 백 패널은 압출 프로세스에 의해 제조될 수 있다. 연속 섬유 또는 섬유 매트가 백 패널에 통합되는 경우라면, 그것은 또한 인발성형(pultrusion)에 의해 제조될 수 있다.
(D) 광기전력 적층체에의 팩 패널의 부착에 의해 형성되는 채널 또는 침니는, 통상적으로 종래의 PV 모듈 구성보다 더 효율적으로, 광기전력 모듈로부터 열을 제거할 수 있는 벤트의 역할을 한다. 보다 낮은 온도에서 동작시키는 능력에 의해, PV 모듈은 전기 전력을 보다 효율적으로 생성할 수 있다.
(E) 모듈 에지에서의 채널은 작고 얇은 정션 박스를 홀딩할 수 있고, 에지 레그는 정션 박스 또는 다른 PV 모듈 구조체와의 연결을 위해 전기 또는 다른 케이블이 에지 레그를 통과할 수 있게 하는 홀을 만들도록 머시닝될 수 있다.
(F) 일부 채널의 스킨은 다른 것보다 더 두꺼워 모듈 고정 목적을 위한 구멍 또는 잠금 메커니즘의 제조를 허용할 수 있다.
(G) 백 패널은 일부 애플리케이션에서 랙 이용을 감소 또는 제거할 정도로 그리고/또는 정면 유리판 두께를 감소시킬 정도로 충분히 강하게 만들어질 수 있다.
(H) 백 패널의 개별 채널의 폭은 달라질 수 있다. 예를 들어, 모듈 에지에 더 작은 폭의 채널이 사용되어 PV 적층체 에지에 대한 지지를 증가시킬 수 있는 한편, 내부에는 더 큰 폭의 채널이 사용되어 벤트 용량을 증가시킬 수 있다.
도 12는 본 실시형태의 PV 모듈의 분해도를 나타낸다. 백 패널(130)은 복수의 채널 또는 침니(133)를 형성하도록 이격된 복수의 일체형 레그(131)를 갖는 후면 스킨(132)을 포함한다. 레그(131)는 통상적으로 동일한 크기(높이, 길이 및 두께) 및 형상인 것이 바람직하지만 그 수는 편의에 따라 달라질 수 있다. 레그 서로의 이격은 또한 달라질 수 있으며, 이로써 채널의 크기가 서로 달라질 수 있다. 백 패널(131)은 임의의 편리한 방법에 의해, 통상적으로 각각의 레그의 상부에 접착제를 도포한 다음 접촉제를 경화하기에 충분히 긴 시간 동안 및 충분한 온도 및 압력하에서 레그를 PV와 접촉시킴으로써 PV 적층체(134)에 부착된다.
적층 프로세스
본 발명의 하나의 실시형태에서, 다수의 PV 모듈 층은 단일 단계에서 통합된 프레임 및 구조적인 백시트에 적층된다. 다수의 PV 모듈 층은 상부 투명 폴리머 또는 유리 층, 캡슐화 층 및 실리콘 층을 포함한다. 캡슐화 층은 통상적으로 에틸렌 비닐 아세테이트(EVA)와 같은 폴리머를 포함한다. 적층은 적층 디바이스에서 및 압력 또는 진공 조건 하에서 수행된다. 적층 이후, 접착제, 예를 들면, 실리콘 고무가 태양 전지 층의 에지를 밀봉하기 위해 도포된다.
다수의 PV 모듈 캡슐화 프로세싱은 유리 위에 재료 시트를 배치하는 단계, 이후 그 위에 미리 분류되고 연결된 태양 전지를 배치하는 단계를 포함한다. 다음 캡슐화 시트의 또 다른 층이 그 상부에 배치되고, 이어서 태양 패널의 후면에 모듈 프레임과 통합된 최종 구조적인 시트가 배치된다. 이후 완료된 적층체는, 캡슐화 재료를 용융하는 최적 온도로 가열되는, 라미네이터 기계 안으로 배치된다. 하나의 실시형태에서, 적층 프로세스를 용이하게 하기 위해 적층체에 과압이 가해진다. 하나의 실시형태에서, 이후 가열 프로세스 동안 트랩된 임의의 공기 방울을 제거하기 위해 진공이 가해지고, 결과적으로 유리 기판에 본딩되는 밀봉된 태양 전지 어레이가 만들어진다. 이 프로세스는 모듈 어셈블리 프로세서의 사이클 시간을 단축하기 위해 전지층 위의 프레임과 함께 구조적인 백시트를 적층한다.
결과물인 적층된 제품은 기존에 제조된 PV 제품에 비해 개선된 밴딩 강도를 나타낸다. PV 적층을 프레임에 결합하는 하나의 단계는 최종 제품, 즉 PV 모듈의 조립 프로세스를 감소시킨다. 백시트 상에 립을 포함하는 것에 의해, PV 모듈은 원하는 밴딩 및 트위스팅 강성과 강도를 나타낸다. 하나의 바람직한 실시형태에서, 정션 박스는 백시트 구조체로 통합된다.
실시예
원료
표 1은 이들 예에서 사용되는 재료를 보고한다.
본 발명의 실시예 1-2 및 비교예 1-2의 재료
원료 업체
YUPLENETM SK B391G Korea SK
긴 유리 섬유 Shanghai Jieshijie
ENGAGE 8200 Dow Chemical Company
Mg(OH)2 Shandong Luhua
팽창성 FR 시스템 50A-2 Shandong Xurui
캐봇　PLASBLAK® UN2014 Shanghai Wenyuan Chem.
IRGANOX 1010 Ciba
IRGANOX 1024MD Ciba
DSTDP ICE
Cyasorba UV-3529 Cytec
DPO-BSA/1010(Azide) Dow Chemical Company
YUPLENETM SK B391G는 사출 성형용 프로필렌 충격 코폴리머이다.
ENGAGE 8200은 밀도가 0.87 g/㎤이고 I2가 5인 에틸렌/1-옥텐 엘라스토머이다.
FR 시스템 50A-2는 난연제로서 사용되는 암모늄 폴리포스페이트 및 펜타에리트리톨의 혼합물이다.
캐봇 PLASBLAK™ UN2014는 50 중량% 카본 블랙이 충전된 폴리에틸렌 마스터배치이다.
IRGANOX 1010은 펜타에리트리톨 테트라키스(3-(3,5-디-tert-부틸-4-히드록시페닐) 프로피오네이트)이고, 낮은 휘발성을 갖는 고분자량 페놀성 산화방지제이다.
IRGANOX MD 1024는 2',3-비스[[3-[3,5-디-tert-부틸-4-히드록시페닐]프로피오닐]] 프로포니오히드라진이다.
DSTDP는 디스테아릴티오디프로피오네이트, 스테아릴 3,3'-티오디프로피오네이트이다.
CYASORBA UV-3529는 UV 안정화제, 1,6-헥산디아민, N1,N6-비스(2,2,6,6-테트라메틸-4-피페리디닐)-, 폴리머와 모르폴린-2,4,6-트리클로로-1,3,5-트리아진의 메틸화된 반응 생성물이다 (CAS NO.193098-40-7).
DPO-BSA/1010 (Azide)는 4,4'-옥시비스벤젠술포닐 아지드 및 IRGANOX 1010의 혼합물이다.
배합 프로세스
FR 마스터배치의 준비
FR 첨가제, 산화방지제, UV 안정화제, 컬러 마스터배치, ENGAGE 8200 및 SK B391G가 3분간 분당 900 회전(rpm)으로 고속 혼합기에서 예비 혼합된다. 혼합물이 ZSK40 압출기(L/D = 48)의 주 공급구로 공급된다. 스크류 속도는 250 rpm으로 설정되고, 배럴 온도는 190-200℃ 이다. 공급 속도는 시간당 30kg(kg/H)이다. 질소 인입은 배합동안 재료를 보호하기 위해 제 2 존에서 사용된다. 휘발성 물질을 제거하기 위해 진공이 개방된다. 스트랜드는 물에 의해 냉각되고 이후 펠릿으로 절단된다.
유리 섬유/ IPP 마스터배치의 준비
중량비 50:50의 유리 섬유 및 400-800 ppm에서의 PP 수지 및 DPO-비술포닐 아지드 커플링제가 조제에 따라 ZSK40(L/D=48) 압출기의 주 공급구로 공급된다. 유리 섬유는 존 5에서 벤트 포트로 공급된다. 스크류 속도는 250 rpm으로 설정되고, 배럴 온도는 190-200℃ 이다. 공급 속도는 40kg/h이다. 휘발성 물질을 제거하기 위해 진공이 개방된다. 스트랜드는 물에 의해 냉각되고 이후 펠릿으로 절단된다.
사출 성형
중량비 50:50에서의 GF 보강된 IPP 마스터배치 펠릿 및 FR 마스터배치가 사출 성형 장치로 공급된다. 배럴 온도는 70℃, 190℃, 200℃, 200℃, 및 200℃로 설정된다. 몰드 온도는 30℃이다. 기계적, 전기적 및 FR 테스트를 위한 ASTM 표준 시험 견본은 FANUC 머신 상에서 사출 성형된다.
테스팅
기계적 성능
인장 강도 및 굴곡 강도 시험은 ASTM D638에 따라 INSTRON 5565에 의해 수행된다.
아이조드 임팩트 강도 시험은 ASTM D256에 따라 CEIST 6960 상에서 수행된다.
UL94
UL94 수직 연소성 시험은 ASTM D 3801에 따라 UL94 챔버에 의해 수행된다.
UV 노출
1000 시간 UV 노출은 IEC61215에 따라 Q-실험실로부터의 QUV에 의해 수행된다.
결과
표 2는 상이한 유리 섬유 보강된 IPP 복합체에 대한 성능을 보고한다. 팽창성 FR 시스템 50A-2의 첨가는 FR 성능을 대폭 향상시킨다. 20% 50A-2(본 발명의 실시예 1)에 의해, 복합체는 UL94 V-0(3.2mm)을 달성할 수 있고, 그리고 비교예 1에 비해 기계적 성능 및 내후성에 대한 균형이 양호하다. 25% 50A-2(본 발명의 실시예 1)에 의해, 복합체는 UL94 V-0(1.6 ㎜)을 달성할 수 있다. 그와 달리, 40% Mg(OH)2(비교예 2)에 의해, 복합체는 UL94 V-0(3.2mm) 테스트를 실패한다.
유리 섬유 복합체의 비교 테스트 결과
원료 비교예 1 비교예 2 본 발명의 실시예 1 본 발명의 실시예 2
SK B391G 0.58 0.18 0.4 0.35
ENGAGE 8200 0.1 0.1 0.1 0.1
팽창성 FR 시스템 50A-2 0.2 0.25
Mg(OH)2 0.4
캐봇 PLASBLAK® UN2014 0.04 0.04 0.04 0.04
IRGANOX 1010 0.02 0.02 0.002 0.002
DPO-BSA/1010 0.0005 0.0005 0.0005 0.0005
DSTDP 0.007 0.007 0.007 0.007
Cyasorba UV-3529 0.003 0.003 0.003 0.003
긴 유리 섬유 0.25 0.25 0.25 0.25
성능
FR UL94 V-0(3.2mm) 실패 실패 통과 통과
FR UL94 V-0(1.6mm) 실패 실패 실패 통과
기계적 성능 테스트 조건
인장 강도/Mpa 23℃ 54.6 NA 54.2 NA
굴곡 강도/Mpa 23℃ 82 NA 84.9 NA
아이조드 충격 강도/(J/M) 23℃(노치됨) 191 NA 180 NA
내후성-UV 1000h UV 이후
인장 강도/Mpa 23℃ 54.3 NA 53.18 NA
굴곡 강도/Mpa 23℃ 81.8 NA 84.7 NA
아이조드 충격 강도/(J/M) 23℃(노치됨) 190 NA 168 NA

Claims (9)

  1. (A) 열가소성 폴리머, (B) 보강 요소, (C) 비할로겐 함유의 팽창성 난연제, (D) 충격 개질제, (E) 커플링제, 및 임의로 (F) 하나 이상의 첨가제를 포함하고,
    상기 열가소성 폴리머는 충격 개질된 폴리프로필렌(impact-modified polypropylene)이고, 상기 보강 요소는 유리 섬유이고, 상기 비할로겐 함유의 팽창성 난연제는 유기 인계(organic phosphorus-based) 화합물이고, 상기 충격 개질제는 상기 충격 개질된 폴리프로필렌 이외의 폴리올레핀 엘라스토머이며, 상기 커플링제는 비스(술포닐 아지드)인, 조성물.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 조성물의 중량을 기준으로, (A) 10 중량% 내지 80 중량%의 열가소성 폴리머, (B) 10 중량% 내지 55 중량%의 보강 요소, (C) 1 중량% 내지 30 중량%의 비할로겐 함유의 팽창성 난연제, (D) 1 중량% 내지 20 중량%의 충격 개질제, (E) 0.001 중량% 내지 0.5 중량%의 커플링제, 및 임의로 (F) 하나 이상의 첨가제를 포함하는, 조성물.
  3. 청구항 1 또는 2에 기재된 조성물을 포함하는, 광기전력(PV: photovoltaic) 프레임.
  4. 청구항 1 또는 2에 기재된 조성물을 포함하는, 광기전력(PV: photovoltaic) 랙.
  5. 태양 패널 어셈블리로서,
    (A) 플라스틱 프레임 내에 하나 이상의 광기전력(PV: photovoltaic) 전지를 포함하는 PV 모듈로서, 상기 프레임은 플라스틱 정면 및 배면 베이스 부착부들을 포함하고, 상기 정면 베이스 부착부는 상기 PV 모듈의 상기 프레임에 선회가능하게 부착되며, 그리고 상기 배면 베이스 부착부는 상기 PV 모듈의 상기 프레임과 미끄럼 가능하게 걸어맞춤되는, 상기 광기전력(PV: photovoltaic) 모듈;
    (B) 커넥터 기판에 의해 함께 결합되는 2개의 이격된 탑재 베이스들을 포함하는 플라스틱 베이스로서, 각각의 탑재 베이스에 상기 PV 모듈의 상기 프레임의 상기 정면 베이스 부착부들에 선회 가능하게 걸어맞춤하기 위해 플라스틱 정면 페그들이 장착되고, 그리고 배면 슬롯들이 상기 PV 모듈의 상기 배면 베이스 부착부들과 스냅-핏 관계로 걸어맞춤되는, 상기 플라스틱 베이스;
    (C) 2개의 상기 배면 베이스 부착부들 각각과 스냅-핏 관계로 걸어맞춤된 플라스틱 풍향판(wind deflector);
    (D) 상기 PV 모듈 프레임과 일체형인 플라스틱 정션 박스; 및
    (E) 인접하는 PV 모듈들을 서로 결합시키기 위한 2개의 플라스틱 자기 정렬 디바이스들로서, 각각의 디바이스가 상기 PV 모듈 프레임과 일체형인, 상기 자기 정렬 디바이스들을 포함하는, 태양 패널 어셈블리.
  6. 청구항 5에 있어서,
    상기 정션 박스는 상기 자기 정렬 디바이스들 중 하나와 일체형인 제 1 부분 및 다른 자기 정렬 디바이스들과 일체형인 제 2 부분을 포함하는, 태양 패널 어셈블리.
  7. 청구항 5에 있어서,
    상기 정션 박스는 상기 자기 정렬 디바이스들과는 별개인, 태양 패널 어셈블리.
  8. 플라스틱 광기전력(PV: photovoltaic) 모듈 프레임으로서,
    (A) 일원화 몰딩 또는 오버-몰딩부, (B) L자 형상부, (C) 하나의 피스가 상기 프레임의 일 측면에 위치하고 다른 피스가 상기 프레임의 타 측면에 반대로 위치하는 2 피스의 정션 박스; (D) 자기 정렬 디바이스, 및 (E) 패널에 기계적 강도를 제공하기 위한 상기 패널의 후면 상의 적어도 하나의 구조적인 부재를 특징으로 하는, 플라스틱 광기전력(PV: photovoltaic) 모듈 프레임.
  9. (A) 후면 지지체, 정면 지지체 및 상기 정면 지지체와 상기 후면 지지체 사이의 흡수체 층을 포함하는, 태양 패널 모듈;
    (B) 상기 모듈을 둘러싸는 원-피스의 통합 몰딩된 프레임;
    (C) 상기 프레임에 통합된 정션 박스;
    (D) 상기 모듈이 상기 프레임 안으로 삽입될 수 있는, 상기 프레임의 일 단부의 진입부;
    (E) 상기 프레임과 스냅-핏 관계로 걸어맞춤되는 상기 진입부 상부의 밀봉 블록 또는 뚜껑; 및
    (F) 상기 프레임의 상기 뚜껑 및 삽입된 상기 모듈 사이의 밀봉재 배치부를 포함하는, 광기전력(PV: photovoltaic) 어셈블리.
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