KR102294564B1 - 태양전지용 커넥터, 이를 포함하는 슁글드 스트링 및 태양전지 모듈 - Google Patents
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Abstract
본 발명의 일 실시예에 따른 태양 전지 모듈은 하나 이상의 슁글드 스트링을 포함한다. 이때 슁글드 스트링은, 슁글드 스트링의 제 1 단자로 기능하는 제 1 커넥터; 상기 제 1 커넥터가 상면에 부착된 제 1 전지; 슁글드 스트링의 제 2 단자로 기능하는 제 2 커넥터; 상기 제 2 커넥터가 저면에 부착된 제 2 전지; 및 상기 제 1 전지와 상기 제 2 전지 사이에서 스트링의 길이방향으로 순차로 배열된 복수의 단위 전지;를 포함할 수 있다. 그리고 상기 제 2 커넥터는 상기 제 1 커넥터와 비대칭인 형상을 가질 수 있으며, 상기 제 1 커넥터와 상기 제 2 커넥터는 각각 적어도 하나의 프레임 형상을 포함하며, 상기 제 2 커넥터의 프레임 형상의 크기는 상기 제 1 커넥터의 프레임 형상에 의해 규정되는 빈 공간에 들어갈 수 있도록 결정될 수 있다.
Description
본 발명은 태양전지용 커넥터, 이를 포함하는 슁글드 스트링 및 태양전지 모듈에 관한 것이다.
태양광 발전은 오염이 없으며 지속 가능한 에너지라는 측면에서 사회 경제적 중요성을 가지게 되었고, 2014년 이후 세계적으로 태양전지의 연구 개발 투자가 활발히 진행되고 있다. 하지만 현재 태양전지 연구개발 과정에서 실리콘 태양전지의 효율은 한계치에 도달하였다. 실리콘 태양전지의 제조 단가가 상승하게 되면서 효율 향상의 문제 이외에도 단가 절감이 필수적이다. 태양광 발전 단가에는 태양전지 모듈의 가격 이외에도 토지 비용을 포함한 시스템 설치 비용 및 유지 비용 등이 있다. 따라서 태양광 발전단가를 줄이기 위해 태양전지의 고출력을 위한 고밀도, 고효율화 기술이 필요하다.
고효율의 태양광 모듈을 제작하기 위해 태양전지의 배열을 변경하거나, 태양전지간의 간격을 축소시키거나, 일정 부분을 겹치는 등 다양한 방법들이 고안되고 있으며, 그 목적은 단위면적 당 태양전지의 수를 증가시켜 태양광 모듈의 효율을 향상시키는 것에 있다. 이를 위해 여러 다양한 절단 방식을 통해 태양전지를 재단하고, 재단된 태양전지를 다양한 방식으로 연결, 하나의 태양광 발전체를 형성하게 된다.
여러 개의 태양전지를 연결시, 태양전지의 일정부분을 겹쳐 태양광 모듈을 제작하는 기술인 슁글링(Shingling) 기술이나, 태양전지간 간격을 없앨 수 있는 제로 갭(zero-gap)기술이 활용된다.
이러한 종래의 태양광 모듈(1')은, 절단된 태양전지들(10) 각각의 양극(11)과 음극(12)에 전도성 접착물질을 도포한 후, 도 1과 같이 태양전지들(10)을 서로 겹쳐 연결한다. 그 후 도 2와 같이 인터커넥션 리본(30)의 일단을 태양전지 전면의 전극(11)에 연결하는 공정, 인터커넥션 리본(30)을 휘게 하여 인터커넥션 리본의 타단이 태양전지 후면에 연결되게 하는 공정 등이 행해진다.
도 3은 종래의 인터커넥션 리본(30)의 평면도이다. 종래의 인터커넥션 리본(30)은, 태양전지 전면의 전극(11)과 접촉하는 바 형상의 몸체(31)와, 몸체(31)에서 외측으로 연장하는 복수의 탭(32)으로 구성된다. 복수의 탭(32)은 절연체를 통해 태양전지 후면에 고정될 수 있다.
복수의 탭(32)과 같이 서로 분리된 캔틸레버 형태의 탭은 태양광 모듈 공정에서 불량률 상승의 원인이 되고 공정시간도 늘어나게 된다. 전술한 인터커넥션 리본(30)을 180°휘게 하는 공정에서, 각 탭을 일일이 접어야 하기 때문에 태양전지에 충격이 가해지게 되어 불량률이 상승한다. 또한, 태양전지와 연결시 탭이 연결되어 있지 않기 때문에 초기위치가 서로 다르며 이로 인해 태양광 모듈 제조공정 장비나 작업자의 작업공수가 늘어나고 공정시간도 길어지게 된다.
본 발명은 전술한 종래의 제반 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 탭을 벤딩하는 과정에서 발생할 수 있는 불량률을 감소시키고, 공정시간도 단축시키는 태양 전지 모듈을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 하나 이상의 슁글드 스트링은, 각각 슁글드 스트링의 제 1 단자로 기능하는 제 1 커넥터; 상기 제 1 커넥터가 상면에 부착된 제 1 전지; 슁글드 스트링의 제 2 단자로 기능하는 제 2 커넥터; 상기 제 2 커넥터가 저면에 부착된 제 2 전지; 및 상기 제 1 전지와 상기 제 2 전지 사이에서 스트링의 길이방향으로 순차로 배열된 복수의 단위 전지;를 포함합니다. 그리고 상기 제 2 커넥터는 상기 제 1 커넥터와 비대칭인 형상을 가지며, 상기 제 1 커넥터와 상기 제 2 커넥터는 각각 적어도 하나의 프레임 형상을 포함하며, 상기 제 2 커넥터의 프레임 형상의 크기는 상기 제 1 커넥터의 프레임 형상에 의해 규정되는 빈 공간에 들어갈 수 있도록 결정됩니다.
이렇게 커넥터에 프레임 형상을 포함시킴으로써, 복수의 탭이 서로 연결되어 한번에 접을 수 있으므로 공정 흐름에 따른 초기 위치 변경이 발생하지 않고, 독립적인 형상의 탭들을 각각 접을 필요가 없으므로 공정 시간도 단축된다.
일 실시예에서, 상기 하나 이상의 슁글드 스트링은, 길이방향을 따라 서로 직렬 연결되는 제 1 단위 슁글드 스트링 및 제 2 단위 슁글드 스트링을 포함할 수 있습니다. 상기 제 1 단위 슁글드 스트링은, 저면에 부착되어 상기 제 1 단위 슁글드 스트링의 제 2 단자로 기능하는 커넥터를 포함하고, 상기 제 2 단위 슁글드 스트링은, 상면에 부착되어 상기 제 2 단위 슁글드 스트링의 제 1 단자로 기능하는 커넥터를 포함할 수 있습니다. 상기 제 2 단위 슁글드 스트링의 제 1 단자로 기능하는 커넥터는, 상면에서 상기 제 2 단위 슁글드 스트링의 외측을 향해 돌출되어 상기 제 1 단위 슁글드 스트링의 저면에 위치하도록, 그리고 상기 제 1 단위 슁글드 스트링의 제 2 단자로 기능하는 커넥터를 둘러싸도록 배치되는 프레임 형상;을 포함할 수 있습니다.
일 실시예에서, 상기 제 1 단위 슁글드 스트링은, 상면에 부착되어 상기 제 1 단위 슁글드 스트링의 제 1 단자로 기능하도록 구성되며, 상기 제 1 단위 슁글드 스트링의 외측에서 저면을 향해 벤딩된 프레임 형상을 포함하는, 커넥터;를 더 포함합니다.
일 실시예에서, 상기 하나 이상의 슁글드 스트링은, 스트링의 폭 방향으로 배열되어 서로 병렬 연결되는 제 1 슁글드 스트링 및 제 2 슁글드 스트링을 포함할 수 있습니다. 상기 제 1 슁글드 스트링의 제 1 커넥터와 상기 제 2 슁글드 스트링의 제 1 커넥터는, 각각 벤딩된 상태로 저면에서 버스바를 통해 서로 전기적으로 연결될 수 있도록 구성되고, 상기 제 1 슁글드 스트링의 제 2 커넥터와 상기 제 2 슁글드 스트링의 제 2 커넥터는, 펼쳐진 상태로 저면에서 버스바를 통해 서로 전기적으로 연결될 수 있도록 구성될 수 있습니다.
본 발명의 일 실시예에 따른 슁글드 스트링에 구비될 수 있는 하나 이상의 커넥터는, 스트링의 폭 방향으로 연장하는 바 형상의 몸체; 상기 몸체에서 스트링의 길이방향으로 연장하고, 상호 이격되어 배치되는, 복수의 탭; 및 상기 몸체의 반대편에서, 상기 스트링의 폭 방향으로 상기 복수의 탭 중 적어도 두 개의 탭을 가로질러 연장하여 상기 두 개의 탭을 서로 연결하는, 연결 탭을 포함할 수 있습니다.
일 실시예로서, 상기 몸체의 연장 길이는, 상기 연결 탭의 연장 길이와 동일하거나, 상기 연결 탭의 연장 길이보다 더 길 수 있습니다.
일 실시예로서, 상기 복수의 탭은 홀수 개의 탭을 포함하고, 상기 연결 탭은 상기 홀수 개의 탭을 모두 연결할 수 있습니다.
일 실시예로서, 상기 연결 탭의 폭은, 상기 몸체의 폭과 동일하거나 상기 몸체의 폭보다 더 클 수 있습니다.
일 실시예로서, 상기 복수의 탭은 짝수 개의 탭을 포함하고, 상기 연결 탭은 상기 짝수 개의 탭 중 적어도 두 개의 탭을 서로 연결할 수 있습니다.
일 실시예로서, 상기 연결 탭은, 서로 이웃하는 두 개의 탭을 연결하는 제 1 연결 탭, 및 상기 제 1 연결 탭으로 연결된 두 개의 탭 옆에서 서로 이웃하는 다른 두 개의 탭을 연결하는 제 2 연결 탭을 포함하며, 제 1 연결 탭으로 연결된 두 개의 탭 간의 이격거리와, 제 2 연결 탭으로 연결된 두 개의 탭 간의 이격거리는 동일할 수 있습니다.
일 실시예로서, 상기 복수의 탭 중 서로 인접한 두 개의 탭으로서, 하나는 제 1 연결 탭에 연결되고 다른 하나는 제 2 연결 탭에 연결된 두 개의 탭 간의 제 1 이격거리는, 상기 제 1 연결 탭으로 연결된 두 개의 탭의 제 2 이격거리보다 짧을 수 있습니다.
일 실시예로서, 상기 제 1 이격거리는, 상기 복수의 탭의 폭보다 클 수 있습니다.
일 실시예로서, 상기 복수의 탭 중 최외곽에 위치하는 탭은, 상기 몸체의 길이방향 단부와 이격되어 배치될 수 있습니다.
일 실시예로서, 상기 커넥터는 불투명 코팅되고, 및/또는 전도성 물질로 코팅될 수 있습니다.
일 실시예로서, 상기 커넥터는 적어도 부분적으로 부도체 특성 물질로 코팅될 수 있습니다.
본 발명의 일 실시예에 따른 태양 전지 모듈은, 상기 하나 이상의 슁글드 스트링; 및 상기 하나 이상의 슁글드 스트링을 밀봉하는 밀봉재를 포함할 수 있습니다.
본원발명에 따르면 벤딩 공정에서의 불량률의 감소 및 공정 시간의 단축을 달성하여, 생산성이 향상되고 고효율의 태양 전지 모듈을 제작할 수 있다.
도 1은 종래기술에 따른 태양전지 모듈을 도시한 측단면도이다.
도 2는 도 1에서 인터커넥션 리본으로 태양전지의 전/후면을 연결한 상태를 도시한 측단면도이다.
도 3은 도 1의 인터커넥션 리본의 평면도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 태양전지 모듈의 분해 사시도이다.
도 5는 도 4의 태양전지 모듈을 구성할 수 있는 일 실시예에 따른 배선된 복수의 전지 스트링의 저면도이다.
도 6은 도 5의 복수의 전지 스트링에서 배선이 제거된 상태의 저면도이다.
도 7은 복수의 전지 절편이 슁글드 방식으로 연결되기 전 상태의 전지 스트링의 분해 사시도이다.
도 8은 도 7과 같이 배열된 복수의 전지 절편이 슁글드 방식으로 연결된 후 커넥터들이 벤딩되기 전 상태의 전지 스트링을 도시한 저면도이다.
도 9는 도 7의 전지 스트링의 일단에 구비되는 제 1 커넥터의 펼쳐진 상태의 평면도이다.
도 10은 도 7의 전지 스트링의 타단에 구비되는 제 2 커넥터의 펼쳐진 상태의 평면도이다.
도 11은 제 1 및 제 2 커넥터 간의 치수 관계를 설명하기 위해서 도 9의 제 1 커넥터와 도 10의 제 2 커넥터를 겹친 상태의 평면도이다.
도 12는 본 발명의 다른 실시예에 따른 전지 스트링의 저면도이다.
도 13은 도 12의 전지 스트링을 복수개 배열하고 각 스트링의 제 1 커넥터를 벤딩한 상태의 저면도이다.
도 14는 도 13의 복수의 전지 스트링이 전기적으로 연결된, 본 발명의 다른 실시예에 따른 배선된 복수의 전지 스트링의 저면도이다.
도 15는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 제 1 커넥터의 펼쳐진 상태의 평면도이다.
도 16은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 제 2 커넥터의 펼쳐진 상태의 평면도이다.
도 17은 제 1 및 제 2 커넥터 간의 치수 관계를 설명하기 위해서 도 15의 제 1 커넥터와 도 16의 제 2 커넥터를 겹친 상태의 평면도이다.
도 18은 복수의 전지 절편이 슁글드 방식으로 연결되고, 양 단에 각각 도 15의 제 1 커넥터와 도 16의 제 2 커넥터가 결합된 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 전지 스트링의 저면도이다.
도 19는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 전지 스트링의 저면도이다.
도 20은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 커넥터의 평면도이다.
도 21은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 커넥터의 평면도이다.
도 2는 도 1에서 인터커넥션 리본으로 태양전지의 전/후면을 연결한 상태를 도시한 측단면도이다.
도 3은 도 1의 인터커넥션 리본의 평면도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 태양전지 모듈의 분해 사시도이다.
도 5는 도 4의 태양전지 모듈을 구성할 수 있는 일 실시예에 따른 배선된 복수의 전지 스트링의 저면도이다.
도 6은 도 5의 복수의 전지 스트링에서 배선이 제거된 상태의 저면도이다.
도 7은 복수의 전지 절편이 슁글드 방식으로 연결되기 전 상태의 전지 스트링의 분해 사시도이다.
도 8은 도 7과 같이 배열된 복수의 전지 절편이 슁글드 방식으로 연결된 후 커넥터들이 벤딩되기 전 상태의 전지 스트링을 도시한 저면도이다.
도 9는 도 7의 전지 스트링의 일단에 구비되는 제 1 커넥터의 펼쳐진 상태의 평면도이다.
도 10은 도 7의 전지 스트링의 타단에 구비되는 제 2 커넥터의 펼쳐진 상태의 평면도이다.
도 11은 제 1 및 제 2 커넥터 간의 치수 관계를 설명하기 위해서 도 9의 제 1 커넥터와 도 10의 제 2 커넥터를 겹친 상태의 평면도이다.
도 12는 본 발명의 다른 실시예에 따른 전지 스트링의 저면도이다.
도 13은 도 12의 전지 스트링을 복수개 배열하고 각 스트링의 제 1 커넥터를 벤딩한 상태의 저면도이다.
도 14는 도 13의 복수의 전지 스트링이 전기적으로 연결된, 본 발명의 다른 실시예에 따른 배선된 복수의 전지 스트링의 저면도이다.
도 15는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 제 1 커넥터의 펼쳐진 상태의 평면도이다.
도 16은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 제 2 커넥터의 펼쳐진 상태의 평면도이다.
도 17은 제 1 및 제 2 커넥터 간의 치수 관계를 설명하기 위해서 도 15의 제 1 커넥터와 도 16의 제 2 커넥터를 겹친 상태의 평면도이다.
도 18은 복수의 전지 절편이 슁글드 방식으로 연결되고, 양 단에 각각 도 15의 제 1 커넥터와 도 16의 제 2 커넥터가 결합된 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 전지 스트링의 저면도이다.
도 19는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 전지 스트링의 저면도이다.
도 20은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 커넥터의 평면도이다.
도 21은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 커넥터의 평면도이다.
이하, 본 발명의 실시예를 첨부된 도면들을 참조하여 상세하게 설명한다. 우선 각 도면의 구성 요소들에 참조 부호를 첨가함에 있어서, 동일한 구성 요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다. 또한, 이하에서 본 발명의 실시예를 설명할 것이나, 본 발명의 기술적 사상은 이에 한정하거나 제한되지 않고 당업자에 의해 실시될 수 있음은 물론이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 태양전지 모듈의 분해 사시도이다. 일 실시예에 따른 태양전지 모듈은 배선된 복수의 전지 스트링(100), 제 1 밀봉재(210) 및 제 2 밀봉재(220), 백 시트(260) 및 보호재(270)를 포함할 수 있다.
제 1 밀봉재(210)는 배선된 복수의 전지 스트링(100)의 저면을 보호하며, 제 2 밀봉재(220)는 배선된 복수의 전지 스트링(100)의 상면을 보호한다. 여기서, 저면과 상면은 설명의 편의상 각 보호재의 상대적인 위치를 지칭하는 용어일 뿐, 본 발명에 따른 태양전지 모듈의 배치가 이에 한정되는 것은 아니며, 저면 및 상면은 각각 후면 및 전면으로 지칭될 수도 있다. 이하에서는, 설명의 편의를 위해서 각 구성의 상대적인 위치를, 저면과 상면을 기준으로 설명한다.
상기 제 1 및 제 2 밀봉재(210, 220)는 수분과 산소의 유입 방지를 위해서 배선된 복수의 전지 스트링(100)에 물리적, 화학적으로 접합된다. 상기 제 1 및 제 2 밀봉재(210, 220)는 투광성 및 접착성을 가지는 절연 물질, 예를 들어 에틸렌초산비닐 공중합체 수지(EVA)와 같은 물질을 포함할 수 있다.
상기 백 시트(260)는 상기 제 1 밀봉재(210)의 저면에 위치하고, 상기 보호재(270)는 상기 제 2 밀봉재(220)의 상면에 위치하여, 태양전지 모듈을 전체적으로 보호하도록 구성된다. 상기 백 시트(260)와 상기 보호재(270)는 절연 물질로 구성될 수 있으며, 태양전지 모듈을 외부로부터 보호할 수 있는 공지의 어떠한 물질 및 형상이라도 좋다. 예를 들어, 보호재(270)는 유리 기판 또는 강화 플라스틱 기판을 포함할 수 있으며, 백 시트(260)는 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET) 및/또는 폴리불화비닐리덴(PVdF)를 포함하는 플라스틱 필름 내지 시트를 포함할 수 있다.
상기 제 1 및 제 2 밀봉재(210, 220), 백 시트(260) 및 보호재(270)는 라미네이션 공정 등에 의해, 배선된 복수의 전지 스트링(100)과 접합되어 태양전지 모듈을 구성할 수 있다.
또한 본 발명의 일 실시예에 따른 태양전지 모듈은, 미도시되었으나 태양전지 모듈의 테두리에 결합되어 태양전지 모듈을 지지하고 보호하는 프레임을 더 포함할 수 있다. 프레임은 태양전지 모듈의 형태를 유지하고 외부충격으로부터 태양전지 모듈을 보호할 수 있는 어떠한 형상이라도 좋으며, 알루미늄 기타 태양전지 모듈을 지지하기 위한 어떠한 재질이라도 좋다.
도 5는 도 4의 태양전지 모듈을 구성할 수 있는 일 실시예에 따른 배선된 복수의 전지 스트링(100)의 저면도이고, 도 6은 도 5의 복수의 전지 스트링에서 배선이 제거된 상태의 저면도이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 배선된 복수의 전지 스트링(100)은 복수의 전지 스트링(110A, 110B, 110C, 110D, 100E, 110F, 110G, 110H) 및 상기 복수의 전지 스트링을 전기적으로 연결하는 복수의 버스바(101, 103, 105)를 포함한다. 본 실시예에서는 전지 스트링이 8개 구비되나, 전지 스트링의 개수는 이에 한정되지 않고 목적하는 태양전지 모듈의 출력에 따라 가감될 수 있다.
또한 본 실시예에서는 4개의 전지 스트링(110A, 110B, 110C, 110D; 100E, 110F, 110G, 110H)이 서로 병렬 연결되고 병렬 연결된 전지 스트링들이 서로 직렬 연결되나, 이에 한정되지 않고 목적하는 태양전지 모듈의 출력에 따라 직렬 및 병렬 연결되는 전지 스트링의 개수는 변경될 수 있다.
복수의 버스바(101, 103, 105)는 복수의 전지 스트링을 직렬 및/또는 병렬 연결하며, 전지 스트링들을 외부 부하 또는 정션박스(미도시)에 전기적으로 연결하기 위해 적절히 배치될 수 있다. 미도시되었으나, 복수의 버스바와 전지 스트링 사이에는 쇼트를 방지하기 위한 절연체가 더 구비될 수 있으며, 이는 잘 알려진 구성이므로 상세한 설명을 생략한다.
이하에서는 설명의 편의를 위해서 도 6의 가장 아래에 도시된 전지 스트링(110H)을 예로 들어 전지 스트링의 구성 및 그 연결관계를 상세히 설명하기로 한다. 전지 스트링(110H)을 예로 설명하고 있으나 이는 다른 전지 스트링(110A 내지 110F)에도 동일하게 적용된다.
본 발명의 일 실시예에 따른 전지 스트링(110H)은 복수의 전지 절편(121, 122a~122n, 123), 전지 스트링(110H)의 제 1 단자인 제 1 커넥터(130), 전지 스트링(110H)의 제 2 단자인 제 2 커넥터(140)를 포함한다. 여기서, 제 1 단자와 제 2 단자의 극성은 고정된 것이 아니며, 태양 전지에서의 P형 도전성 영역과 N형 도전성 영역의 위치에 따라 달라진다.
도 7은 복수의 전지 절편(121, 122a~122n, 123)이 슁글드(shingled) 방식으로 연결되기 전 상태의 전지 스트링(110H)의 분해 사시도이며, 상면에서 주로 바라본 상태의 사시도이다. 도 8은 도 7과 같이 배열된 복수의 전지 절편(121, 122a~122n, 123)이 슁글드 방식으로 연결된 후 커넥터들(130, 140)이 벤딩되기 전 상태의 전지 스트링(110H)을 도시한 저면도이다.
복수의 전지 절편(121, 122a~122n, 123)은 마더 전지가 여러 개로 절단된 전지들을 지칭한다. 복수의 전지 절편(121, 122a~122n, 123)은, 제 1 커넥터(130)가 결합되는 제 1 전지 절편(121), 제 2 커넥터(140)가 결합되는 제 2 전지 절편(123), 제 1 전지 절편(121)과 제 2 전지 절편(123) 사이에 연속적으로 배열되어 수광 면적을 넓히는 복수의 단위 전지 절편(122a~122n)을 포함한다.
그러나, 본 발명의 기술적 사상은 복수의 전지 절편으로 구성된 전지 스트링에 한정되지 않으며, 개별로 제작된 태양 전지들이 슁글드 방식으로 연결된 어떠한 전지 스트링에도 적용될 수 있음은 물론이다. 또한 본 발명의 기술적 사상은 슁글드 방식으로 연결된 전지 스트링에 한정되지 않으며, 복수의 태양 전지들이 다른 방식으로 전기적으로 연결된 전지 스트링에도 적용될 수 있음은 물론이다. 이하에서는 전지 스트링이 슁글드 방식으로 연결된 복수의 전지 절편으로 구성된 경우를 예를 들어 설명한다.
도 7과 같이 배열된 전지 절편들은 인접하는 전지 절편들의 테두리가 일정 폭으로 서로 겹쳐진 상태에서 전도성 접착 물질 또는 솔더로 결합되어 도 8과 같이 연결된다. 예를 들어, Ⅰ-Ⅰ 방향으로 바라보면, 전지 절편들은 도 1과 유사한 방식으로 전지 절편의 테두리들이 서로 중첩된 상태로 전기적으로 연결된다. 이렇게 전지 절편들이 슁글드 방식으로 중첩하여 결합되는 구성은 잘 알려져 있으므로 상세한 설명을 생략한다.
제 1 전지 절편(121)은, 상면상에 제 1 커넥터(130)가 결합된다. 그리고 제 2 전지 절편(123)은, 저면상에 제 2 커넥터(140)가 결합된다. 이하에서는 설명의 편의상, 복수의 전지 절편이 순차로 배열되는 방향을 제 1 방향(Y방향)이라고 지칭하고, 제 1 방향과 교차하는 방향을 제 2 방향(X방향)이라고 지칭하기로 한다. 제 1 방향은 전지 스트링(110H)의 길이 방향으로 지칭될 수도 있으며, 제 2 방향은 전지 스트링(110H)의 폭 방향으로 지칭될 수도 있다.
제 1 전지 절편(121)은 그 저면이, 제 1 방향의 일단 테두리에서 이웃하는 전지 절편(122a)의 상면 테두리와 중첩하여 결합된다. 그리고 이웃하는 단위 전지 절편(122a)과 결합된 테두리의 반대편 테두리에서, 제 1 전지 절편(121)의 상면에 제 1 커넥터(130)가 결합된다. 다시 말해, 제 1 커넥터(130)는 제 1 방향으로 전지 스트링(110H)의 외측으로 돌출되도록 위치된다. 이때 제 1 커넥터(130)의 전체 폭(TW1)의 크기는, 제 1 전지 절편(121)의 폭(CW)의 크기보다 작을 수 있다.
제 2 커넥터(140)는, 전지 스트링(110H)에서 제 1 커넥터(130)의 반대편에 위치하도록 제 2 전지 절편(123)의 저면 테두리에 결합된다. 또한 제 2 커넥터(140)는, 제 1 방향에서 전지 스트링(110H)의 외측으로 돌출되게 위치될 수 있다. 그러나 이에 한정되는 것은 아니고, 제 2 커넥터(140)는 도 12에 도시된 바와 같이 돌출되지 않도록 전지 스트링의 저면에 부착될 수도 있다. 이는 후술한다.
제 2 커넥터의 제 1 방향에서의 전체 폭(TW2)의 크기는, 제 1 커넥터의 전체 폭(TW1)의 크기보다 작다. 그리고 제 2 커넥터(140)와 결합된 테두리의 반대편 테두리에서, 제 2 전지 절편(123)은 그 상면이 이웃하는 단위 전지 절편(122n)의 저면 테두리와 중첩하여 결합된다.
제 1 및 제 2 커넥터(130, 140)는 각각 공지의 방식으로 제 1 및 제 2 전지 절편(121, 123)과 결합된다. 예를 들어, 적어도 부분적으로 솔더 또는 전도성 접착 물질로 결합될 수 있으며, 필요에 따라 적어도 부분적으로 절연체를 통해 결합될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
도 9는 제 1 커넥터(130)의 펼쳐진 상태의 평면도이고, 도 10은 제 2 커넥터(140)의 펼쳐진 상태의 평면도이다. 도 11은 제 1 및 제 2 커넥터 간의 수치 관계를 설명하기 위해서 도 9의 제 1 커넥터(130)와 도 10의 제 2 커넥터(140)를 겹친 상태의 평면도이다.
이하에서는 도면을 참조하여 제 1 커넥터(130) 및 제 2 커넥터(140)의 구성을 보다 상세하게 설명한다.
제 1 커넥터(130)는, 제 2 방향으로 연장하는 바 형상의 제 1 몸체(131)를 포함한다. 다시 말해, 제 1 몸체(131)는 전지 스트링(110H)의 폭방향에 나란하게 배열되어, 제 1 전지 절편(121)의 상면 테두리에 결합된다. 그리고 제 1 커넥터(130)는 두 개의 탭(132, 134), 및 두 개의 탭(132, 134)을 서로 연결하는 제 1 연결 탭(135)을 더 포함한다.
두 개의 탭(132, 134)은, 제 2 방향으로 서로에 대해 제 1 간격(L1)으로 이격되어, 상기 제 1 몸체(131)의 양단에 각각 하나씩 구비될 수 있으며, 제 1 몸체(131)와 교차하는 방향을 따라 전지 스트링(110H)의 외측으로 연장할 수 있다. 제 1 연결 탭(135)은 제 1 몸체(131)와 나란한 방향으로 연장하는 바 형상이며, 제 1 몸체(131)의 반대편에서 두 개의 탭(132, 134)을 서로 연결한다. 다시 말해, 두 개의 탭(132, 134)은, 제 1 몸체(131)와 연결된 부분의 반대편에서 각 탭의 단부가 제 1 연결 탭(135)으로 서로 연결된다.
이렇게 제 1 몸체(131), 두 개의 탭(132, 134), 제 1 연결 탭(135)은 빈 공간(136)을 둘러싸도록 서로 연결되어 프레임 형상으로 형성될 수 있다. 그리고 제 1 커넥터(130)는 일체로 형성된 한 피스일 수 있다.
제 2 커넥터(140)는 상기 제 1 커넥터(130)와 비대칭인 형상을 갖는다. 예를 들어, 제 2 커넥터(140)는 제 2 방향으로 연장하는 바 형상의 제 2 몸체(141), 제 2 몸체(141)에서 전지 스트링(110H)의 외측으로 연장하는 두 개의 탭(142, 144) 및 두 개의 탭(142, 144)을 서로 연결하는 제 2 연결 탭(145)을 포함한다.
제 2 몸체(141)는 전지 스트링(110H)의 폭 방향에 나란하게 배열되어, 제 2 전지 절편(123)의 저면 테두리에 결합된다. 두 개의 탭(142, 144)은, 제 2 방향으로 제 2 간격(L2)을 두고 서로에 대해 이격되어 제 2 몸체(141)에 구비된다. 본 실시예에서, 두 개의 탭(142, 144)은 각각 제 2 몸체(141)의 양단에서 기결정된 간격(142a, 142b)으로 이격된 위치에 구비되나, 이에 한정되는 것은 아니다. 도 11을 참조하여 설명하는 치수를 만족하는 한, 두 개의 탭(142, 144)은 제 2 몸체(141)의 양단에 각각 하나씩 구비될 수도 있다.
제 2 연결 탭(145)은 제 2 몸체(141)와 나란한 방향으로 연장하는 바 형상이며, 제 2 몸체(141)의 반대편에서 두 개의 탭(142, 144)을 서로 연결한다. 다시 말해, 제 2 커넥터의 두 개의 탭(142, 144)은, 제 2 몸체(141)와 연결된 부분의 반대편에서 각 탭의 단부가 제 2 연결 탭(145)으로 서로 연결된다.
이렇게 제 2 몸체(141), 두 개의 탭(142, 144), 제 2 연결 탭(145)은 빈 공간(146)을 둘러싸도록 서로 연결되어 프레임 형상으로 형성될 수 있으며, 제 2 커넥터(140)는 일체로 형성된 한 피스일 수 있다. 또한, 제 2 커넥터(140)는 도 11과 같이 제 1 커넥터(130)와 중첩시켰을 때, 제 1 커넥터의 빈 공간(136)에 완전히 들어갈 수 있는 치수로 제작된다. 즉, 제 2 커넥터(140)를 제 1 커넥터(130)의 빈 공간(136)에 놓으면 제 1 커넥터(130)와 실질적으로 중첩되는 부분이 없다.
구체적으로, 제 2 몸체(141)의 전체 길이(L3)는, 도 11의 상태에서 제 1 커넥터의 탭(132, 134)과 기결정된 간격(G4)으로 이격되도록, 제 1 커넥터의 탭(132, 134) 간 간격(L1)보다 작다. 또한, 제 2 커넥터(140)의 전체 폭(TW2)은, 도 11의 상태에서 제 2 몸체(141)가 제 1 몸체(131)와 기결정된 간격(G2)으로 이격되고, 제 2 연결 탭(145)이 제 1 연결 탭(135)과 기결정된 간격(G1)으로 이격되도록 결정된다.
그리고, 도 11의 상태에서 제 2 연결 탭(145)이 제 1 커넥터(130)의 탭(132, 134) 각각과 기결정된 간격(G3)으로 이격되도록 제 2 연결 탭(145)의 길이가 결정된다. 본 실시예에서는 제 1 커넥터(130)의 탭(132, 134)과 제 2 연결 탭(145) 사이의 간격(G3)이 제 1 커넥터(130)의 탭(132, 134)과 제 2 몸체(141) 사이의 간격(G4)보다 더 크지만, 이에 한정된 것은 아니다.
즉, 변형 실시예에서 제 2 커넥터(140)의 두 개의 탭(142, 144)은 제 2 몸체(141)의 양단에 각각 하나씩 구비되어 전술한 간격(141a, 141b)이 0이 될 수 있으며, 이에 따라 제 1 커넥터(130)의 탭(132, 134)과 제 2 연결 탭(145) 사이의 간격(G3)이, 제 1 커넥터(130)의 탭(132, 134)과 제 2 몸체(141) 사이의 간격(G4)과 동일할 수 있다.
또는, 전술한 간격(141a, 141b)이 유지된 채로, 제 2 연결 탭(145)의 양 단이 제 2 방향으로 외측으로 더 연장하여, 실질적으로 양 간격(G3, G4)이 동일할 수도 있다. 이때, 제 2 커넥터(140)는 도 21에서 도시한 변형 실시예에 따른 커넥터(850)과 유사한 형상을 갖는다.
도 21의 변형 실시예에 따른 커넥터(850)는 몸체(851)와 연결 탭(859) 사이에 서로 일정 간격으로 이격된 5개의 탭(852, 853, 854, 855, 856)이 구비될 수 있다. 여기서, 최외곽에 위치하는 탭(852, 856)은 각각 몸체(851)의 양단과 기결정된 간격(851a, 851b)으로 이격될 수 있으며, 연결 탭(859)의 양단과도 기결정된 간격(859a, 859b)으로 이격될 수 있다. 또한 커넥터에 구비되는 탭의 수는 2개나 5개로 한정되지 않고 변경 가능하다.
도 10의 제 2 커넥터(140)에서 탭 수가 증가된 변형 실시예를 도 20에 도시하였다. 도 20의 변형 실시예에 따른 커넥터(750)는, 몸체(751)와 연결 탭(759) 사이에 서로 일정 간격으로 이격된 5개의 탭(752, 753, 754, 755, 756)이 구비될 수 있다. 그리고 최외곽에 위치하는 탭(752, 756)은, 각각 몸체(751)의 양단과 기결정된 간격(751a, 751b)으로 이격될 수 있으며, 각각 연결 탭(759)의 양단에 구비될 수 있다.
도 20과 도 21에서 복수의 탭은 서로 등간격으로 이격되나 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다. 복수의 탭은 서로 다른 간격으로 배치될 수도 있다.
한편, 복수의 버스바(101, 103, 105)로 사용될 수 있는 가상의 버스바(107)의 폭과 각 커넥터(130, 140)와의 치수를 더 비교해보면, 제 1 연결 탭(135)의 폭(W1)과 제 2 연결 탭의 폭(W4)과 그 사이의 간격(G1)을 모두 더한 치수(W1+W4+G1)는, 가상의 버스바(107)의 폭과 동일하거나 도 11에 도시한 바와 같이 가상의 버스바(107)의 폭보다 작을 수 있다.
제 1 몸체(131)의 폭(W2)과 제 2 몸체(141)의 폭(W5)는 같을 수 있다. 그리고 제 1 연결 탭(135)의 폭(W1)과 제 2 연결 탭(145)의 폭(W4)은 같을 수 있다. 이때, 제 1 연결 탭(135)의 폭(W1)은 제 1 몸체(131)의 폭(W2)과 동일하거나 제 1 몸체(131)의 폭(W2)보다 더 클 수 있으며, 마찬가지로 제 2 연결 탭(145)의 폭(W4)은 제 2 몸체(141)의 폭(W5)과 동일하거나 더 클 수 있다.
그리고 제 1 커넥터(130)의 두 개의 탭(132, 134)은 서로 폭(W3)이 동일하며, 제 2 커넥터(140)의 두 개의 탭(142, 144)은 서로 폭(W6)이 동일하다. 또한, 제 1 커넥터(130)의 탭(132, 134)의 폭(W3)과 제 2 커넥터(140)의 탭(142, 144)의 폭(W6)은 서로 동일할 수 있다.
도 8과 같이 각 커넥터가 배치된 전지 스트링(110H)은, 배선 전에 제 1 커넥터(130)가 제 1 전지 절편(121)의 저면으로 벤딩되며, 제 2 커넥터(140)가 제 2 전지 절편(123)의 저면으로 벤딩된 후 배선을 위해서 도 6과 같이 배열될 수 있다.
그러나 본 발명은 이에 한정되지 않으며, 상기 제 2 커넥터(140)는 펼쳐진 상태 그대로 제 2 전지 절편(123)의 저면에 부착될 수도 있다. 구체적으로, 제 2 전지 절편(123)의 저면에서, 제 2 커넥터의 제 2 연결 탭(145)이 전지 스트링(110H)의 내측을 향한 채로, 제 2 몸체(141)가 제 2 전지 절편(123)의 저면 상의 외측 테두리에 접합될 수도 있다.
도 12는 본 발명의 다른 실시예에 따른 전지 스트링(310H)의 저면도이고, 도 13은 도 12의 전지 스트링과 같은 구성의 전지 스트링을 복수개 배열한 상태의 저면도이다. 그리고 도 14는 도 13의 복수의 전지 스트링(310A, 310B, 310C, 310D, 310E, 310F, 310G, 310H)이 전기적으로 연결된, 본 발명의 다른 실시예에 따른 배선된 복수의 전지 스트링(100')의 저면도이다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 전지 스트링(310H)은 도 8의 전지 스트링(110H)을 스트링의 길이방향으로 하나 더 배열하여 직렬 연결 가능하도록 구성하였다. 설명의 편의를 위해서, 도 12의 좌측에 위치한 전지 스트링을 제 1 단위 스트링으로 지칭하고, 도 12의 우측에 위치한 전지 스트링을 제 2 단위 스트링으로 지칭한다.
제 1 단위 스트링은 복수의 전지 절편(321, 322a~322n, 323), 제 1 단위 스트링의 음극 단자인 제 1 커넥터(330), 제 1 단위 스트링의 양극 단자인 제 2 커넥터(340)를 포함한다. 제 1 단위 스트링의 복수의 전지 절편은, 제 1 커넥터(330)가 결합되는 제 1 전지 절편(321), 제 2 커넥터(340)가 결합되는 제 2 전지 절편(323), 제 1 전지 절편(321)과 제 2 전지 절편(323) 사이에 연속적으로 배열되는 복수의 단위 전지 절편(322a~322n)을 포함한다.
그리고 제 2 단위 스트링은 복수의 전지 절편(326, 327a~327n, 328), 제 2 단위 스트링의 음극 단자인 제 1 커넥터(380), 제 1 단위 스트링의 양극 단자인 제 2 커넥터(340)를 포함한다. 제 2 단위 스트링의 복수의 전지 절편은, 제 1 커넥터(380)가 결합되는 제 1 전지 절편(326), 제 2 커넥터(390)가 결합되는 제 2 전지 절편(328), 제 1 전지 절편(326)과 제 2 전지 절편(328) 사이에 연속적으로 배열되는 복수의 단위 전지 절편(327a~327n)을 포함한다.
제 1 단위 스트링과 제 2 단위 스트링 각각은 전술한 도 8의 전지 스트링(110H)과 동일하게 구성되므로 동일한 구성에 대해서는 설명을 생략하며, 이하에서는 도 8의 전지 스트링(110H)과 달라지는 구성을 중심으로 설명한다.
도 13에 도시된 바와 같이, 변형된 실시예의 전지 스트링(310H)에서 제 1 단위 스트링의 제 1 커넥터(330)는 벤딩되나, 제 2 단위 스트링의 제1 커넥터(380)는 벤딩되지 않은 상태로, 도 14에 도시된 바와 같이 버스 바(306)에 연결된다. 그리고, 제 1 단위 스트링의 제 2 커넥터 (340)와 제 2 단위 스트링의 제 2 커넥터(390)는, 펼쳐진 상태 그대로 대응하는 단위 스트링의 제 2 전지 절편(323, 328)의 저면 테두리 상에 부착된다.
즉, 도 12에 도시된 바와 같이, 제 2단위 스트링의 제 1 커넥터(380)가 펼쳐지고, 제 1 단위 스트링의 제 2 커넥터(340)와 제 2 단위 스트링의 제 2 커넥터(390)는 스트링의 저면에서 각각의 제 2 연결 탭이 내측을 향해 배치된 상태에서, 제 2 단위 스트링의 제 1 커넥터(380)의 상면이, 제 1 단위 스트링의 제 2 전지 절편(323)의 저면에 결합될 수 있다.
이때, 도 11을 참조하여 전술한 바와 같이, 제 1 단위 스트링의 제 2 커넥터(340)와 제 2 단위 스트링의 제 1 커넥터(380)가 접촉하지 않도록, 제 2 단위 스트링의 제 1 커넥터(380)가 둘러싸는 빈 공간(다시 말해, 제 1 커넥터의 프레임 형상에 의해 규정되는 빈 공간) 내에 제 1 단위 스트링의 제 2 커넥터(340)가 위치한다. 한편, 도 11에서 제 1 몸체(131)와 제 2 몸체(141) 사이의 간격(G2)은 도 12의 변형 실시예에서 제 1 단위 스트링과 제 2 단위 스트링 간의 간격일 수 있다.
그리고 제 2 단위 스트링의 제 1 커넥터(380)와 제 1 단위 스트링의 제 2 전지 절편(323) 사이에는 절연체(미도시)가 추가로 구비되어, 절연된 상태로 제 1 커넥터(380)가 제 2 전지 절편(323)에 결합되도록 한다.
그 후 제 1 단위 스트링의 제 1 커넥터(330)가 저면을 향해 180°벤딩되어 도 13에 도시된 전지 스트링이 된다. 그리고 제 2 단위 스트링의 제 1 커넥터(380)는 제 1 단위 스트링의 제 2 전지 절편(323)에 결합된 상태이므로 벤딩되지 않는다.
도 13과 같이 배열된 복수의 전지 스트링(310A, 310B, 310C, 310D, 310E, 310F, 310G, 310H)은, 인접한 4개의 전지 스트링에서 제 2 단위 스트링끼리 버스바(301, 305)를 통해 병렬 연결될 수 있다. 그리고 버스바(303)를 통해 제 2 단위 스트링끼리 병렬 연결됨과 동시에 도 13의 상부에 위치하는 일군의 전지 스트링(310A, 310B, 310C, 310D)와 하부에 위치하는 일군의 전지 스트링(310E, 310F, 310G, 310H)이 직렬 연결될 수 있다. 그리고 동일 전지 스트링에서 제 1 단위 스트링과 제 2 단위 스트링이 버스바(302, 306)를 통해 직렬 연결된다. 도 14는 전술한 방식으로 배선된 복수의 전지 스트링(100')을 도시한다.
도 15 및 도 16은 각각 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 제 1 커넥터(530)와 제 2 커넥터(540)의 펼쳐진 상태의 평면도이고, 도 17은 제 1 및 제 2 커넥터 (530, 540)간의 치수 관계를 설명하기 위해서 도 15의 제 1 커넥터와 도 16의 제 2 커넥터를 겹친 상태의 평면도이다. 도 18은 제 1 커텍터(530)가 제 1 단자가 되고 제 2 커넥터(540)가 제 2 단자가 되도록 배치된 전지 스트링(510)의 저면도이다. 도 18에서는 제 1 및 제 2 커넥터(530, 540)가 벤딩 공정을 거치기 전 상태를 도시한 것이다. 그러나, 제 2 커넥터의 배치는 이에 한정되지 않고, 전술한 바와 같이 제 2 커넥터는 펼쳐진 그대로 제 2 및 제 3 연결 탭이 전지 스트링의 내측을 향해 배치되어, 제 2 몸체가 제 2 전지 절편(523)의 저면 테두리에 부착될 수도 있다.
제 1 커넥터(530)는, 도 9의 제 1 커넥터(130)의 변형 실시예이며, 제 2 커넥터(540)는 도 10의 제 2 커넥터(140)의 변형 실시예이다. 이하에서는, 동일한 구성은 설명을 생략하고 다른 구성을 중심으로 상세하게 설명한다.
제 1 커넥터(530)는 제 2 방향, 즉 전지 스트링(510)의 폭방향으로 연장하는 바 형상의 제 1 몸체(531), 제 1 몸체(531)와 교차하는 제 1 방향으로 연장하는 세 개의 탭(532, 533, 534), 및 제 1 몸체(531)와 나란하게 연장하는 바 형상이고 제 1 몸체(531)의 반대편에서 상기 세 개의 탭(532, 533, 534)를 함께 연결하는 제 1 연결 탭(535)를 포함한다. 다만, 이러한 설명은 제 1 커넥터(530)가 펼쳐진 상태에 대한 것으로, 실질적으로 제 1 커넥터(530)의 최종 형상은 전지 스트링(510)의 저면을 향해 180°벤딩된 형상, 다시 말해 세 개의 탭(532, 533, 534)이 전지 스트링(510)의 상면에서 저면으로 벤딩된 형상이다. 그러나 본 기술분야의 통상의 기술자는 두 개의 전지 스트링을 직렬 연결하기 위해 제 1 커넥터가 벤딩 공정을 거치지 않을 수도 있음을 쉽게 이해할 수 있다.
도 15를 참조하면, 제 1 몸체(531)의 폭(W8)은 제 1 연결 탭(535)의 폭(W7)보다 작거나 제 1 연결 탭(535)의 폭(W7)과 동일할 수 있다. 그리고 세 개의 탭(532, 533, 534)은 서로 기결정된 간격(L4)으로 이격되며, 이웃하는 두 개의 탭, 제 1 몸체(531), 및 제 1 연결 탭(535)이 하나의 빈 공간을 형성할 수 있다. 즉 도 15에 도시된 바와 같이, 좌측에서 첫번째와 두번째 탭(532, 533)은 그 탭들 사이의 제 1 몸체(531)의 부분 및 제 1 연결 탭(535)의 부분과 함께 빈 공간(536)을 둘러싸며, 마찬가지로 두번째와 세번째 탭(533, 534)은 그 탭들 사이의 제 1 몸체(531)의 부분 및 제 1 연결 탭(535)의 부분과 함께 빈 공간(537)을 둘러싼다. 즉, 본 실시예에서 제 1 커넥터는 빈 공간(536, 537)을 각각 규정하는 두 개의 프레임 형상을 포함한다.
도 15의 실시예에서, 첫번째 및 세번째 탭(532, 534)은 제 1 몸체(531)의 길이방향으로 양단에 각각 하나씩 구비될 수 있으며, 그 중간에서 두번째 탭(533)이 제 1 몸체(531)에 구비될 수 있다. 또한, 세 개의 탭(532, 533, 534)은 폭(W9)이 서로 동일할 수 있다. 그리고 제 1 커넥터(530)는 제 1 몸체(531), 세 개의 탭(532, 533, 534) 및 제 1 연결 탭(535)이 일체로 형성된 한 피스일 수 있다.
제 2 커넥터(540)는 제 2 방향으로 연장하는 바 형상의 제 2 몸체(541), 제 2 몸체(541)와 교차하는 제 1 방향으로 연장하는 네 개의 탭(542, 543, 546, 547), 네 개의 탭 중 좌측에서 첫번째와 두번째 탭(542, 543)을 서로 연결하는 제 2 연결 탭(545), 및 세번째와 네번째 탭(546, 547)을 서로 연결하는 제 3 연결 탭(549)을 포함한다. 다시 말해, 제 2 연결 탭(545)과 제 3 연결 탭(549)은 각각 제 2 몸체(541)와 나란하게 연장하는 바 형상이며, 제 2 몸체(541)의 반대편에서 두 개의 탭들(542, 543; 546, 547)을 서로 연결한다. 제 2 커넥터(540)는 제 2 몸체(541), 네 개의 탭(542, 543, 546, 547), 제 2 연결 탭(545) 및 제 3 연결 탭(549)이 모두 일체로 형성된 한 피스이다.
도 16을 참조하면, 좌측에서 첫번째와 두번째 탭(542, 543)은 그 탭들 사이의 제 2 몸체(541)의 부분 및 제 2 연결 탭(545)과 함께 빈 공간(544)을 형성하며, 세번째와 네번째 탭(546, 547)은 그 탭들 사이의 제 2 몸체(541)의 부분 및 제 3 연결 탭(549)와 함께 빈 공간(548)을 형성한다. 본 실시예에서 제 2 커넥터는 빈 공간(544, 548)을 각각 규정하는 두 개의 프레임 형상을 포함하며, 두 개의 프레임은 서로 이격된다.
네 개의 탭(542, 543, 546, 547)은 서로 동일한 폭(W12)을 갖는다. 그리고 좌측에서 첫번째와 두번째 탭(542, 543)은 기결정된 간격(L5)으로 이격될 수 있으며, 그와 동일한 간격(L5)으로 세번째 탭(546)과 네번째 탭(547)이 서로 이격될 수 있다.
한편, 두번째 탭(543)과 세번째 탭(546)은 상기 간격(L5)보다 좁게 이격될 수 있다. 다시 말해, 그 간격(L5)과 동일한 제 2 몸체(541)의 부분(541a)의 길이는, 첫번째와 두번째 탭(542, 543) 사이의 간격(L5)보다 작다. 또한, 제 2 몸체(541)의 부분(541a)의 길이는, 상기 제 1 커넥터(530)의 중간에 위치하는 탭(533)의 폭보다 크다. 그리고 제 2 연결 탭(545)과 제 3 연결 탭(549)은 동일한 폭(W10)을 가지며, 제 2 몸체(541)의 폭(W11)은 제 2 및 제 3 연결 탭(545, 549)의 폭(W10)보다 작거나 그 폭(W10)과 동일할 수 있다.
도 17을 참조하여 제 1 커넥터(530)와 제 2 커넥터(540) 간의 치수 관계를 보다 상세하게 설명한다. 제 2 커넥터(540)의 크기는, 도 17과 같이 제 2 커넥터의 두 개의 탭(543, 546) 사이에 제 1 커넥터의 중간 탭(533)이 위치하게 제 1 커넥터(530)와 제 2 커넥터(540)를 겹쳤을 때, 제 2 연결 탭(545), 좌측의 두 개의 탭(542, 543), 및 그 탭들 사이의 제 2 몸체(541)의 부분으로 이루어진 하나의 폐루프 프레임이 제 1 커넥터(530)의 좌측 빈 공간(536) 내에 완전히 들어갈 수 있도록 결정된다. 마찬가지로, 제 2 커넥터(540)의 크기는, 도 17과 같이 두 커넥터(530, 540)를 겹쳤을 때, 제 3 연결 탭(549), 우측의 두 개의 탭(546, 548), 및 그 탭들 사이의 제 2 몸체(541)의 부분으로 이루어진 다른 하나의 폐루프 프레임이 제 1 커넥터(530)의 우측 빈 공간(537) 내에 완전히 들어갈 수 있도록 결정된다.
즉, 제 2 커넥터(540)의 전체 폭(TW4)의 크기는, 그 좌측 및 우측 폐루프 프레임 각각이 제 1 커넥터(530)의 빈 공간(536, 537) 내에 들어갈 수 있도록 결정된다. 예를 들어, 제 1 몸체(531)와 제 2 몸체(541)가 기결정된 간격(G6)으로 이격되고, 제 2 연결 탭(545)과 제 3 연결 탭(549)이 각각 제 1 연결 탭(535)과 기결정된 간격(G5)으로 이격되도록 제 2 커넥터(540)의 전체 폭(TW4)의 크기가 결정될 수 있다.
그리고 도 17의 좌측에서 제 1 커넥터(530)의 첫번째 탭(532)과 제 2 연결 탭(545)의 단부 사이는 기결정된 간격(G7)으로 이격되며, 제 1 커넥터(530)의 첫번째 탭(532)과 제 2 몸체(541)의 단부 사이도 기결정된 간격(G8)으로 이격된다. 본 실시예에서 상기 두 개의 간격(G7, G8)은 동일한 크기를 갖지만 이에 한정되는 것은 아니며, 도 11을 참조하여 전술한 바와 같이 제 1 커넥터(530)의 첫번째 탭(532)과 제 2 연결 탭(545)의 단부 사이의 간격(G7)이 동일 탭(532)과 제 2 몸체(541)의 단부 사이의 간격(G8)보다 더 크게 제 2 커넥터(540)의 형상이 변경될 수 있다.
또한, 도 17의 좌측에서 제 2 커넥터(540)의 두번째 탭(543)과 제 1 커넥터(530)의 중간 탭(533) 사이는 기결정된 간격(G9)으로 이격되며, 이와 마찬가지로 제 2 커넥터(540)의 세번째 탭(546)과 제 1 커넥터(530)의 중간 탭(533) 역시 기결정된 간격(G9)으로 이격된다. 따라서, 제 2 몸체(541)의 부분(541a)의 길이는, 실질적으로 상기 간격(G9)의 2배를 곱한 크기에 상기 제 1 커넥터(530)의 중간 탭(533)의 폭(W9)을 더한 값과 동일할 수 있다.
제 1 커넥터(530)와 제 2 커넥터(540)는 각각 좌우 대칭형상을 가진다. 따라서, 전술한 도 17의 좌측 부분에 대해서 설명한 양 커넥터(530, 540) 사이의 치수 관계는 도 17의 우측 부분에 대해서도 동일하게 적용된다. 그러나 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니고, 제 1 커넥터와 제 2 커넥터 중 적어도 하나는 좌우 비대칭 형상일 수 있다.
한편, 복수의 전지 스트링(510)은 복수의 버스바를 통해 전기적으로 직렬 및/또는 병렬 연결될 수 있다. 복수의 버스바로 사용될 수 있는 가상의 버스바(507)의 폭과 각 커넥터(530, 540)와의 치수를 더 비교해보면, 제 1 연결 탭(535)의 폭(W7), 제 2 및 제 3 연결 탭(345, 549)의 폭(W10), 및 그 사이의 간격(G5)을 모두 더한 치수(W7+W10+G5)는, 가상의 버스바(507)의 폭과 동일하거나, 도 17에 도시한 바와 같이 가상의 버스바(507)의 폭보다 작을 수 있다.
도 18의 실시예에 따른 전지 스트링(510)은, 복수의 전지 절편(521, 522a~522n, 523), 전지 스트링(510)의 제 1 단자인 전술한 제 1 커넥터(530), 전지 스트링(510)의 제 2 단자인 전술한 제 2 커넥터(540)를 포함한다. 제 1 커넥터(530)는 제 1 몸체(531)가 제 1 전지 절편(521)의 상면 테두리에 결합되며, 제 1 연결 탭(535)이 전지 스트링(510)의 외측을 향하도록 배치된다. 그리고 제 2 커넥터는 펼쳐진 상태로 제 2 몸체(541)가 제 2 전지 절편(523)의 저면 테두리에 결합되며, 제 2 및 제3 연결 탭(545, 549)이 전지 스트링(510)의 내측을 향하도록 배치된다. 그리고 제 1 전지 절편(521)과 제 2 전지 절편(523) 사이에는 복수의 단위 전지 절편(522a~522n)이 도 7과 동일하게 순차로 배열되고 이웃하는 전지 절편끼리 슁글드 방식으로 연결된다. 전지 절편들간의 연결관계는 도 7 및 도 8을 참조하여 전술하였으므로 상세한 설명을 생략한다.
도 18과 같이 펼쳐진 상태의 제 1 커넥터(530)는, 제 1 연결 탭(535)이 제 1 전지 절편(521)의 저면에 절연체를 통해 결합되도록, 복수의 탭(532, 533, 534)이 180°도로 벤딩된다. 또한 도 18과 같이 펼쳐진 상태의 제 2 커넥터(540)는, 제 2 연결 탭(545)과 제 3 연결 탭(549)이 각각 제 2 전지 절편(523)의 저면을 향하도록, 복수의 탭(542, 543, 546, 547)이 180°로 벤딩된다. 이렇게 양 커넥터(530, 540)가 모두 벤딩되면 전지 스트링(510)의 측면도는 도 2와 동일함을 본 기술분야의 통상의 기술자는 쉽게 이해할 수 있다. 벤딩 공정을 거친 전지 스트링(510)은 도 6과 동일한 방식으로 복수개가 배열되고, 도 7와 동일한 방식으로 복수의 버스바를 통해 직렬 및/또는 병렬 연결될 수 있다.
도 19는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 전지 스트링(610)의 저면도이다. 또 다른 실시예에 따른 전지 스트링(610)은, 도 12의 변형 실시예와 동일한 방식으로 도 18의 전지 스트링(510)을 직렬로 두 개 연결한 것이다. 설명의 편의를 위해서 도 19의 좌측에 위치한 전지 스트링을 제 1 단위 스트링으로 지칭하고 도 12의 우측에 위치한 전지 스트링을 제 2 단위 스트링으로 지칭한다.
제 1 단위 스트링과 제 2 단위 스트링 각각은 복수의 전지 절편(621, 622a~622n, 623; 626, 627a~627n, 628), 제 1 커넥터(630; 680) 및 제 2 커넥터(640; 690)를 포함한다. 각 단위 스트링의 구성은 실질적으로 상기 전지 스트링(510)의 구성에 대응하며, 제 2 커넥터의 배치만이 상이하므로, 이하에서는 상이한 구성을 중심으로 설명한다.
제 1 단위 스트링의 제 2 커넥터(640)는 제 2 및 제 3 연결 탭이 스트링의 내측을 향한 채로 펼쳐진 그대로 제 2 전지 절편(623)의 저면에 부착된 것이다. 그리고, 제 2 단위 스트링의 제1 커넥터(680)는 펼쳐진 상태로, 제 2 단위 전지 스트링의 제 1 커넥터(680)의 상면이 제 1 단위 스트링의 제 2 전지 절편(623)의 저면에 결합된다. 이때, 도 17을 참조하여 설명한 바와 같이, 벤딩된 제 2 커넥터(640)가 펼쳐진 제 1 커넥터(640)의 빈 공간의 내부에 위치하도록 배치되며, 제 1 커넥터(680)의 중간 탭과 겹쳐지는 제 2 커넥터(640)의 제 2 몸체의 부분(도 17에서 제 2 몸체의 부분(541a)에 대응하는 부분)은 절연 처리된다.
이렇게 2 개의 단위 스트링이 연결된 후 전지 스트링(610)은 제 1 단위 스트링의 제 1 커넥터(630)가 180°벤딩되고, 도 13과 동일한 방식으로 복수개 배열되며, 도 14와 동일한 방식으로 복수의 버스바로 전기적으로 연결된다. 제 2 단위 스트링의 제 2 커넥터(690)는 제 1 단위 스트링의 제 2 커넥터(640)와 동일하게 펼쳐진 상태 그대로 전지 절편의 저면에 부착된 것이므로, 벤딩 공정이 필요하지 않다.
이상, 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세히 설명하였으나, 본 발명의 기술적 범위는 전술한 실시예에 한정되지 않고 특허청구범위에 의하여 해석되어야 할 것이다. 이때, 이 기술분야에서 통상의 지식을 습득한 자라면, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않으면서도 많은 수정과 변형이 가능함을 고려해야 할 것이다.
Claims (17)
- 하나 이상의 슁글드 스트링으로서, 상기 슁글드 스트링 각각은:
슁글드 스트링의 제 1 단자로 기능하는 제 1 커넥터;
상기 제 1 커넥터가 상면에 부착된 제 1 전지;
슁글드 스트링의 제 2 단자로 기능하는 제 2 커넥터;
상기 제 2 커넥터가 저면에 부착된 제 2 전지; 및
상기 제 1 전지와 상기 제 2 전지 사이에서 스트링의 길이방향으로 순차로 배열된 복수의 단위 전지;를 포함하며,
상기 제 2 커넥터는 상기 제 1 커넥터와 비대칭인 형상을 가지며,
상기 제 1 커넥터와 상기 제 2 커넥터 각각의 형상은, 적어도 하나의 사각형 형상을 포함하며, 상기 제 2 커넥터의 사각형 형상의 크기는 상기 제 1 커넥터의 사각형 형상에 의해 규정되는 빈 공간에 들어갈 수 있도록 결정되는,
슁글드 스트링.
- 제 1 항에 있어서,
상기 하나 이상의 슁글드 스트링은, 길이방향을 따라 서로 직렬 연결되는 제 1 단위 슁글드 스트링 및 제 2 단위 슁글드 스트링을 포함하고,
상기 제 1 단위 슁글드 스트링은, 저면에 부착되어 상기 제 1 단위 슁글드 스트링의 제 2 단자로 기능하는 커넥터를 포함하고,
상기 제 2 단위 슁글드 스트링은, 상면에 부착되어 상기 제 2 단위 슁글드 스트링의 제 1 단자로 기능하는 커넥터를 포함하고,
상기 제 2 단위 슁글드 스트링의 제 1 단자로 기능하는 커넥터의 형상은,
상면에서 상기 제 2 단위 슁글드 스트링의 외측을 향해 돌출되어 상기 제 1 단위 슁글드 스트링의 저면에 위치하도록, 그리고 상기 제 1 단위 슁글드 스트링의 제 2 단자로 기능하는 커넥터를 둘러싸도록 배치되는 사각형 형상;을 포함하는,
슁글드 스트링.
- 제 2 항에 있어서,
상기 제 1 단위 슁글드 스트링은,
상면에 부착되어 상기 제 1 단위 슁글드 스트링의 제 1 단자로 기능하도록 구성되며, 상기 제 1 단위 슁글드 스트링의 외측에서 저면을 향해 벤딩된 사각형 형상을 포함하는 형상을 갖는, 커넥터;를 더 포함하는,
슁글드 스트링.
- 제 1 항에 있어서,
상기 하나 이상의 슁글드 스트링은, 스트링의 폭 방향으로 배열되어 서로 병렬 연결되는 제 1 슁글드 스트링 및 제 2 슁글드 스트링을 포함하고,
상기 제 1 슁글드 스트링의 제 1 커넥터와 상기 제 2 슁글드 스트링의 제 1 커넥터는, 각각 벤딩된 상태로 저면에서 버스바를 통해 서로 전기적으로 연결될 수 있도록 구성되고,
상기 제 1 슁글드 스트링의 제 2 커넥터와 상기 제 2 슁글드 스트링의 제 2 커넥터는, 펼쳐진 상태로 저면에서 버스바를 통해 서로 전기적으로 연결될 수 있도록 구성되는,
슁글드 스트링.
- 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 따른 슁글드 스트링에 구비될 수 있는 하나 이상의 커넥터로서,
상기 커넥터는,
스트링의 폭 방향으로 연장하는 바 형상의 몸체;
상기 몸체에서 스트링의 길이방향으로 연장하고, 상호 이격되어 배치되는, 복수의 탭; 및
상기 몸체의 반대편에서, 상기 스트링의 폭 방향으로 상기 복수의 탭 중 적어도 두 개의 탭을 가로질러 연장하여 상기 두 개의 탭을 서로 연결하는, 연결 탭을 포함하는,
커넥터.
- 제 5 항에 있어서,
상기 몸체의 연장 길이는, 상기 연결 탭의 연장 길이와 동일하거나, 상기 연결 탭의 연장 길이보다 더 긴,
커넥터.
- 제 5항에 있어서,
상기 복수의 탭은 홀수 개의 탭을 포함하고,
상기 연결 탭은 상기 홀수 개의 탭을 모두 연결하는,
커넥터.
- 제 5 항에 있어서,
상기 연결 탭의 폭은, 상기 몸체의 폭과 동일하거나 상기 몸체의 폭보다 더 큰,
커넥터.
- 제 5 항에 있어서,
상기 복수의 탭은 짝수 개의 탭을 포함하고,
상기 연결 탭은 상기 짝수 개의 탭 중 적어도 두 개의 탭을 서로 연결하는,
커넥터.
- 제 9 항에 있어서,
상기 연결 탭은, 서로 이웃하는 두 개의 탭을 연결하는 제 1 연결 탭, 및 상기 제 1 연결 탭으로 연결된 두 개의 탭 옆에서 서로 이웃하는 다른 두 개의 탭을 연결하는 제 2 연결 탭을 포함하며,
제 1 연결 탭으로 연결된 두 개의 탭 간의 이격거리와, 제 2 연결 탭으로 연결된 두 개의 탭 간의 이격거리는 동일한,
커넥터.
- 제 10 항에 있어서,
상기 복수의 탭 중 서로 인접한 두 개의 탭으로서, 하나는 제 1 연결 탭에 연결되고 다른 하나는 제 2 연결 탭에 연결된 두 개의 탭 간의 제 1 이격거리는, 상기 제 1 연결 탭으로 연결된 두 개의 탭의 제 2 이격거리보다 짧은,
커넥터.
- 제 11항에 있어서,
상기 제 1 이격거리는, 상기 복수의 탭의 폭보다 큰,
커넥터.
- 제 5 항에 있어서,
상기 복수의 탭 중 최외곽에 위치하는 탭은, 상기 몸체의 길이방향 단부와 이격되어 배치되는,
커넥터.
- 제 5 항에 있어서,
상기 커넥터는 불투명 코팅되는,
커넥터.
- 제 5 항에 있어서,
상기 커넥터는 전도성 물질로 코팅되는,
커넥터.
- 제 5 항에 있어서,
상기 커넥터는 적어도 부분적으로 부도체 특성 물질로 코팅되는,
커넥터.
- 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 따른 하나 이상의 슁글드 스트링; 및
상기 하나 이상의 슁글드 스트링을 밀봉하는 밀봉재를 포함하는,
태양 전지 모듈.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020210042130A KR102294564B1 (ko) | 2021-03-31 | 2021-03-31 | 태양전지용 커넥터, 이를 포함하는 슁글드 스트링 및 태양전지 모듈 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020210042130A KR102294564B1 (ko) | 2021-03-31 | 2021-03-31 | 태양전지용 커넥터, 이를 포함하는 슁글드 스트링 및 태양전지 모듈 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR102294564B1 true KR102294564B1 (ko) | 2021-08-27 |
Family
ID=77504362
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020210042130A KR102294564B1 (ko) | 2021-03-31 | 2021-03-31 | 태양전지용 커넥터, 이를 포함하는 슁글드 스트링 및 태양전지 모듈 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| KR (1) | KR102294564B1 (ko) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20230162427A (ko) | 2022-05-20 | 2023-11-28 | 한국전력공사 | 컬러 태양광 모듈 및 그 제조방법 |
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2021
- 2021-03-31 KR KR1020210042130A patent/KR102294564B1/ko active IP Right Grant
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