KR102176445B1 - 바이패스 다이오드의 열배출이 용이한 구조를 갖는 태양전지 모듈 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 바이패스 다이오드의 열배출이 용이한 구조를 갖는 태양전지 모듈에관한 것으로, 태양광발전을 수행하는 적어도 하나의 태양전지; 태양전지 상부에 위치하는 강화유리; 강화유리 상부에 형성되는 백시트; 백시트 상부에 형성되고, 태양전지와 연결된 바이패스 다이오드를 내부에 구비하는 정션박스; 태양전지, 강화유리, 백시트 및 정션박스 외부를 감싸는 프레임 구조로서, 방열 재질로 형성된 태양전지 모듈 프레임; 그리고, 백시트 내부에 위치하며, 한 단부는 정션박스 내부의 바이패드 다이오드와 접촉되고 다른 한 단부는 태양전지 모듈 프레임에 접촉되어 바이패스 다이오드에서 발생되는 열을 바이패스 태양전지 모듈 프레임으로 배출하는 바이패스 다이오드 열전달패드;를 포함한다. 이로 인해, 바이패스 다이오드의 과열로 인해 발생할 수 있는 안전사고를 예방할 수 있는 효과가 있다.
Description
본 발명은 바이패스 다이오드의 열배출이 용이한 구조를 갖는 태양전지 모듈에 관한 것으로, 더욱 상세하게는, 바이패스다이오드의 열배출 구조 개선으로부터 유지보수 비용을 절감할 수 있는 태양전지 모듈에 관한 것이다.
태양전지 셀(태양전지 모듈)에 이상 발생시, 핫스팟(Hot Spot)으로 인한 화재방지 및 음영에 의한 발전전류 바이패스 기능을 위해 바이패스 다이오드가 태양전지 모듈에 반드시 사용되고 있다.
태양전지 모듈에 사용되는 바이패스 다이오드의 내압 전압은 70~150V이며, 전압에 의해 바이패스 다이오드가 파손되는 경우, 다이오드가 단락 고장되고, 단락고장 상태를 장시간 방치할 경우 개방고장 상태로 전이될 수 있다.
또한, 바이패스 다이오드의 파손은 주로 낙뢰, 정션박스 내부의 열배출 저하, 다이오드 순방향 상태에서 역바이어스 상태로 변화의 반복으로 인한 누설전류 증가일 수 있는데, 특히, 정션박스 내부의 고온 상태에서 바이패스 다이오드가 turn-on과 turn-off를 반복하는 상황에서는 누설전류가 정상상태보가 많이 흐르게 되고, 바이패스 다이오드의 단락고장 발생 가능성이 높아진다.
이와 같이, 바이패스 다이오드에 고장이 발생하고 고일사량이 지속되는 경우 정션박스의 재질이 녹아 화재가 발생할 수 있어, 바이패스 다이오드의 발열을 예방할 수 있는 태양전지 모듈의 개발이 필요한 실정이다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 태양전지 모듈의 바이패스 다이오드의 과열을 예방하여 태양전지 모듈의 유지보수 비용을 절감하고, 동시에 바이패스 다이오드의 과열로 인해 발생할 수 있는 안전사고를 예방하는 태양전지 모듈을 개발하는 것이다.
본 발명의 한 실시예에 따른 바이패스 다이오드의 열배출이 용이한 구조를 갖는 태양전지 모듈은 태양광발전을 수행하는 적어도 하나의 태양전지; 상기 태양전지 상부에 위치하는 강화유리; 상기 강화유리 상부에 형성되는 백시트; 상기 백시트 상부에 형성되고, 상기 태양전지와 연결된 바이패스 다이오드를 내부에 구비하는 정션박스; 상기 태양전지, 상기 강화유리, 상기 백시트 및 상기 정션박스 외부를 감싸는 프레임 구조로서, 방열 재질로 형성된 태양전지 모듈 프레임; 그리고, 상기 백시트 내부에 위치하며, 한 단부는 상기 정션박스 내부의 상기 바이패드 다이오드와 접촉되고 다른 한 단부는 상기 태양전지 모듈 프레임에 접촉되어 상기 바이패스 다이오드에서 발생되는 열을 바이패스 상기 태양전지 모듈 프레임으로 배출하는 바이패스 다이오드 열전달패드;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 바이패스 다이오드 열전달패드의 두께는 상기 백시트의 두께보다 작게 형성되는 것을 특징으로 한다.
상기 바이패스 다이오드의 열전달패드는 세라믹 분말을 포함하여 형성된 필름 형태인 것을 특징으로 한다.
상기 태양전지 모듈 프레임은 알루미늄 재질인 것을 특징으로 한다.
상기 강화유리는 EVA(ethylene-vinyl acetate)인 것을 특징으로 한다.
이러한 특징에 따르면, 본원 발명의 한 실시예에 따른 바이패스 다이오드의 열배출이 용이한 구조를 갖는 태양전지 모듈은 바이패스 다이오드 열전달패드가 정션박스 내부의 바이패스 다이오드에서 발생한 열을 정션박스 외부로 용이하게 배출하는 구조를 가지므로, 정션박스 내부의 고열로 인한 바이패스 다이오드의 고장을 방지할 수 있어 태양전지 모듈의 유지보수 효율이 좋아지는 효과와, 바이패스 다이오드의 고장에 따른 정션박스의 과열 및 이로 인해 발생할 수 있는 안전사고를 예방할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 한 실시예에 따른 바이패스 다이오드의 열배출이 용이한 구조를 갖는 태양전지 모듈을 개략적으로 나타낸 측단면도이다.
아래에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.
도 1은 본 발명의 한 실시예에 따른 바이패스 다이오드의 열배출이 용이한 구조를 갖는 태양전지 모듈을 개략적으로 나타낸 측단면도이다.
도 1을 참고로 하여 본 발명의 한 실시예에 따른 바이패스 다이오드의 열배출이 용이한 구조를 갖는 태양전지 모듈을 설명하면, 먼저, 바이패스 다이오드의 열배출이 용이한 구조를 갖는 태양전지 모듈(A)은 태양광발전을 수행하는 복수 개의 태양전지(30, PV Cell), 태양전지(30)의 상부 및 하부에 각각 위치하는 강화유리(20; 21, 22), 태양전지(30)의 상부에 위치하는 제1 강화유리(21)의 상부에 형성되는 백시트(Backsheet)(10), 백시트(10) 상부에 형성되고 내부에 태양전지(30)와 연결된 바이패스 다이오드(1)를 구비하는 정션박스(200), 태양전지(30)의 하부에 위치하는 제2 강화유리(22)의 하부에 형성되는 전면유리(40), 백시트(10) 내부에 위치하는 바이패스 다이오드 열전달패드(2), 그리고 태양전지 모듈 프레임(100)을 포함하여 구성된다.
한 예에서, 강화유리(20)는 EVA(Ethylene-vinyl acetate, 에틸렌-비닐 아세테이트)일 수 있다.
태양전지(30)는 복수 개 구비될 수 있으며, 개수를 한정하지는 않는다.
바이패스 다이오드 열전달패드(2)는 한 단부가 정션박스(200) 내부에 위치하는 바이패스 다이오드(1)에 접촉되고, 다른 한 단부는 태양전지 모듈 프레임(100)에 접촉되는 구조를 갖는다. 자세한 예에서, 바이패스 다이오드 열전달패드(2)의 한 단부는 바이패스 다이오드(1)의 방열판에 접촉된다.
바이패스 다이오드 열전달패드(2)는 바이패스 다이오드(1)에서 발생한 열을 태양전지 모듈 프레임(100)으로 전달한다. 이때, 태양전지 모듈 프레임(100)이 알루미늄 재질로 형성됨에 따라, 정션박스(200) 내의 바이패스 다이오드(1)에서 발생한 열이 바이패스 다이오드 열전달패드(2)를 통해 태양전지 모듈 프레임(100)으로 전달되며 방출될 수 있다.
태양전지 모듈 프레임(100)은 정션박스(200), 백시트(10), 강화유리(20), 태양전지(30) 및 전면유리(40)의 외부를 감싸는 프레임 구조로 형성될 수 있다.
바이패스 다이오드 열전달패드(2)는 바이패스 다이오드(1)에서 발생된 열을 태양전지 모듈 프레임(100)으로 용이하게 전달하기 위해, 열전달율이 높은 물질로 형성되는 것이 좋다. 한 예에서, 바이패스 다이오드 열전달패드(2)는 세라믹 분말을 포함하여 형성된 필름 형태 구조를 가질 수 있다.
바이패스 다이오드 열전달패드(2)의 두께는 백시트(10)의 두께보다 얇은 두께로 형성되어 백시트(10) 내부에 완전히 삽입 및 접착되는 구조로 형성될 수 있고, 라미네이션 모듈 제조공정을 통해 백시트(10) 내부에 백시트(10)와 수평한 방향으로 위치시킬 수 있다.
다른 한 예에서, 바이패스 다이오드 열전달패드(2)는 세라믹 외의 열전도도가 높고 절연성능이 우수한 재질로 형성될 수 있다.
이처럼, 바이패스 다이오드 열전달패드(2)가 백시트(10) 내부에 위치하고 바이패스 다이오드(1)의 방열판에 접촉되는 구조로 형성되어 바이패스 다이오드(1)를 방열하는 구조를 가짐에 따라, 태양전지 모듈(A)의 음영시 바이패스 다이오드(1)의 순방향 도통에 의한 바이패스 다이오드(1)의 발열을 줄일 수 있다. 또한, 태양전지 모듈(A)의 음영에 의해 바이패스 다이오드(1)가 고온인 상태에서, 음영이 제거된 이후 바이패스 다이오드(1)가 역방향바이어스 상태로 변환됨에 따라 누설전류가 증가하고 이로 인해 발생할 수 있는 다이오드의 고장 및 이로 인해 발생할 수 있는 화재 등의 안전사고를 예방할 수 있으며, 이에 따라, 태양전지 모듈의 유지보수 비용 절감 및 고장에 따른 시스템 부정합 손실을 절감할 수 있는 효과가 있다.
또한, 바이패스 다이오드(1)에서 발생하는 열을 배출하기 위한 별도의 방열핀, 방열판 등의 방열구조를 정션박스(200) 내부에 구비하지 않고, 단지 백시트(10) 내부에 수평하게 접착된 구조를 갖는 바이패스 다이오드 열전달패드(2)를 이용하여 바이패스 다이오드(1)의 방열판에 접촉시켜 바이패스 다이오드(1)를 방열할 수 있어, 방열을 위한 구조의 설계와 구현, 그리고 유지보수의 비용절감 효과가 있다.
한 예에서, 태양전지 모듈 프레임(100)은 알루미늄 외에 방열효과가 좋은 다른 재질, 예로써, 구리(Cu) 등의 합금 또는 단독으로 구현될 수 있으며 이를 한정하지는 않는다.
이상에서 본 발명의 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.
A : 바이패스 다이오드의 열배출이 용이한 구조를 갖는 태양전지 모듈
1 : 바이패스 다이오드 2 : 바이패스 다이오드 열전달패드
10 : 백시트 20 : 강화유리
30 : 태양전지 40 : 전면유리
100 : 태양전지 모듈 프레임 200 : 정션박스
1 : 바이패스 다이오드 2 : 바이패스 다이오드 열전달패드
10 : 백시트 20 : 강화유리
30 : 태양전지 40 : 전면유리
100 : 태양전지 모듈 프레임 200 : 정션박스
Claims (5)
- 태양광발전을 수행하는 적어도 하나의 태양전지;
상기 태양전지 상부에 위치하는 강화유리;
상기 강화유리 상부에 형성되는 백시트;
상기 백시트 상부에 형성되고, 상기 태양전지와 연결된 바이패스 다이오드를 내부에 구비하는 정션박스;
상기 태양전지, 상기 강화유리, 상기 백시트 및 상기 정션박스 외부를 감싸는 프레임 구조로서, 방열 재질로 형성된 태양전지 모듈 프레임; 그리고,
상기 백시트 내부에 위치하며, 한 단부는 상기 정션박스 내부의 상기 바이패스 다이오드와 접촉되고 다른 한 단부는 상기 태양전지 모듈 프레임에 접촉되어 상기 바이패스 다이오드에서 발생되는 열을 바이패스 상기 태양전지 모듈 프레임으로 배출하는 바이패스 다이오드 열전달패드;
를 포함하여 태양전지 모듈의 음영 시 바이패스 다이오드의 순방향 도통으로 인한 바이패스 다이오드의 발열을 감소하고 태양전지 모듈의 음영 제거로 인한 바이패스 다이오드의 역방향 전환 시 바이패스 다이오드의 누설전류를 제거하는 것을 특징으로 하는 바이패스 다이오드의 열배출이 용이한 구조를 갖는 태양전지 모듈. - 제1항에 있어서,
상기 바이패스 다이오드 열전달패드의 두께는 상기 백시트의 두께보다 작게 형성되는 것을 특징으로 하는 바이패스 다이오드의 열배출이 용이한 구조를 갖는 태양전지 모듈. - 제1항에 있어서,
상기 바이패스 다이오드의 열전달패드는 세라믹 분말을 포함하여 형성된 필름 형태인 것을 특징으로 하는 바이패스 다이오드의 열배출이 용이한 구조를 갖는 태양전지 모듈. - 제1항에 있어서,
상기 태양전지 모듈 프레임은 알루미늄 재질인 것을 특징으로 하는 바이패스 다이오드의 열배출이 용이한 구조를 갖는 태양전지 모듈. - 제1항에 있어서,
상기 강화유리는 EVA(ethylene-vinyl acetate)인 것을 특징으로 하는 바이패스 다이오드의 열배출이 용이한 구조를 갖는 태양전지 모듈.
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