KR102390907B1 - 양면형 태양광모듈용 콤팩트 정션박스 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 양면형 태양광모듈용 콤팩트 정션박스에 관한것으로, 바닥판(10)과; 방열판(20)과; 상기 방열판(20)의 윗면에 길이 방향을 따라 일정한 간격으로 실장되는 다수의 다이오드(30)와; 중앙부에 상하를 가로질러 형성되어 정션박스의 경년변화와 다이오드에서 발생하는 열로인한 뒤틀림을 방지하는 다수의 안전바(41)를 구비하여 상기 방열판(20)과 다이오드(30)가 내장되는 몸체(40)와; 상기 몸체(40) 내에 채워지는 실리콘(50) 및; 상기 몸체(40)에 결합되어 몸체(40) 내에 내장된 상기 방열판(20)과 다이오드(30)를 덮어주는 덮개(60)로 구성되어 길이 방향으로 긴 바닥판에 결합되는 방열판을 길이방향 일렬로 형성함과 더불어 다이오드 또한 길이 방향 일렬로 배열함으로써 길이가 긴 사각 기둥 형상의 간결한 구조의 정션박스를 구성함으로써 양면형 태양광모듈에서 발전효율을 대폭 증가시키기 위해 태양광 셀을 가리지 않도록 설치할 수 있고, 케이블 설치 및 버스바의 연결 고정을 용이하게 할 수 있으면서 구성이 단순하고 간단하여 제품의 제조를 손쉽게 할 수 있을 뿐만 아니라 설치를 간편하고 용이하게 할 수 있어 제품의 가격 저렴화 및 설치비용의 절감으로 경제성이 뛰어나면서도 고장 없이 장기간 안정되게 사용할 수 있는 수명이 긴 각별한 장점이 있는 유용한 발명이다.
Description
본 발명은 태양광모듈용 정션박스에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 양면형 태양광모듈에서 발전효율을 대폭 증가시키기 위해 태양광 셀을 가리지 않도록 설치할 수 있는 구조의 양면형 태양광모듈용 콤팩트 정션박스에 관한 것이다.
석탄이나 석유와 같은 화학에너지의 고갈 및 화학에너지 사용에 따른 환경오염 문제로 인해 근자에 들어서는 대체에너지의 개발에 노력을 기울이고 있는데, 그 중에 하나가 태양에너지를 이용한 태양광 발전(Photo Voltaic)이다.
태양광 발전이라 함은 태양에너지(태양열 또는 태양광)를 전기에너지로 변환시키는 일련의 기술이다.
기본 원리에 대해 간략하게 살펴보면, p-n 접합 반도체로 구성된 태양 전지(solar cell)에 태양광이 조사되면 광 에너지에 의한 전자, 전공 쌍이 생겨나고, 전자와 전공이 이동하여 n층과 p층을 가로질러 전류가 흐르게 되는 광기전력 효과에 의해 기전력이 발생함으로써 외부에 접속된 부하에 전류가 흐르는 결과를 이용한다.
이처럼 무한정, 무공해의 태양에너지를 전기에너지로 변환시키기 위해서는 무엇보다도 태양광을 집광하기 위한 태양광모듈(solar battery module)에 대한 기술 개발이 요구된다.
완전히 동일하지는 않지만 LCD 공정 또는 반도체 공정과 마찬가지로 한 장의 태양광모듈이 생산되기 위해서는 다수의 장치 또는 시스템을 거치는 것으로 알려지고 있다.
제조사마다 방식은 다를 수 있지만 태양광모듈이 최종적으로 제작되고 나면, 태양광모듈에 정션박스(junction box)를 장착하게 된다. 정션박스는 일종의 전기 커넥터로서의 작용을 한다.
한편, 도 1은 종래 정션박스의 일반적인 구조도이다. 이 도면을 참조하면, 현재 사용되고 있는 일반적인 정션박스는 하부 본체 박스(2)와, 하부 본체 박스(2)의 상면 개구부를 덮는 상부 덮개(1)로 이루어진다.
상부 덮개(1)와 달리 하부 본체 박스(2)는 일정한 높이를 갖는 박스(box)형 구조물로서, 그 내부에는 리본 케이블 입출부(Ribbon cable in-out area)를 비롯하여 컨택트 터미널(contact terminal) 등이 마련된다.
이에, 태양광 모듈의 후면 백 시트(back sheet)에서 나오는 인터컨넥트 리본 케이블(Inter-connect ribbon cable)은 하부 본체 박스(2) 내의 리본 케이블 입출부를 통해 컨택트 터미널에 연결되며, 이후에 정션박스는 태양광 모듈의 후면에 위치하게 실리콘에 의해 고정된다.
이와 같이 태양광 모듈의 후면에 설치되는 종래의 정션박스로는 특허 제1354507호의 "탑재 편의성이 증대된 태양광 모듈용 정션박스"와 특허 제1539653호의 "결정질 모듈용 태양광 정션박스" 및 특허 제1871987호의 "태양전지 패널용 정션박스" 등이 있다.
최근에는 작은 면적에도 많은 발전량을 확보하기 위하여 단면(앞면)의 태양광모듈에서 앞,뒤면이 모두 태양광 셀이 장착되어 발전이 가능한 양면형 태양광모듈이 개발되기 시작했다(도 2 참조). 이러한 양면형 태양광모듈에 설치되는 상기한 종래의 정션박스 들은 도 3에 나타낸 바와 같이 태양광모듈의 일측 단부측에 설치됨으로써 정션박스에 태양광 셀이 가려져 발전 효율이 저하되어 발전 성능이 떨어지는 문제점이 있었다.
본 발명은 상기한 종래 태양광 모듈용 정션박스들에서 야기되는 각종 결점 및 문제점들을 해결하고자 발명한 것으로서, 본 발명의 목적은 길이 방향으로 긴 바닥판에 결합되는 방열판을 길이방향 일렬로 형성함과 더불어 다이오드 또한 길이 방향 일렬로 배열함으로써 길이가 긴 사각 기둥 형상의 간결한 구조의 정션박스를 구성함으로써 양면형 태양광모듈에서 발전효율을 대폭 증가시키기 위해 태양광 셀을 가리지 않도록 설치할 수 있는 양면형 태양광모듈용 콤팩트 정션박스를 제공함에 있다.
본 발명의 다른 목적은 케이블 설치 및 버스바의 연결 고정을 용이하게 할 수 있으면서 구성이 단순하고 간단하여 제품의 제조를 손쉽게 할 수 있을 뿐만 아니라 설치를 간편하고 용이하게 할 수 있어 제품의 가격 저렴화 및 설치비용의 절감으로 경제성이 뛰어나면서도 고장 없이 장기간 안정되게 사용할 수 있는 수명이 긴 양면형 태양광모듈용 콤팩트 정션박스를 제공하는 데 있다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명 양면형 태양광모듈용 콤팩트 정션박스(100)는 좌우 길이 방향을 따라 일정한 간격으로 형성된 다수의 열방출 관통공(11)과, 열방출 관통공(11)사이에 경사면을 갖는 버스바 삽입공(12), 상하 가장자리에 길이 방향을 따라 형성된 다수의 결합돌기(13), 상하 가장자리에 단턱부(14) 및, 버스바(Bb)의 단부가 삽입되는 버스바 인출공(15)을 구비하는 바닥판(10)과; 좌우 길이 방향으로 긴 판체(21)가 다수로 분리되고 상하 단부가 절곡되어 형성된 "ㄷ"자형 절곡부(22)와, 상기 판체(21)의 상하 가장자리에 길이 방향을 따라 형성되어 상기 결합돌기(13)가 삽입되는 다수의 결합공(23), 상기 버스바 삽입공(15)으로 삽입되는 버스바(Bb)의 단부를 용접하는 버스바 단부 용접면(24)을 갖춘 방열판(20)과; 상기 방열판(20)의 윗면에 길이 방향을 따라 일정한 간격으로 실장되는 다수의 다이오드(30)와; 중앙부에 상하를 가로질러 형성되어 정션박스의 경년변화와 다이오드에서 발생하는 열로인한 뒤틀림을 방지하는 다수의 안전바(41)를 구비하여 상기 방열판(20)과 다이오드(30)가 내장되는 몸체(40)와; 상기 몸체(40) 내에 채워지는 실리콘(50) 및; 상기 몸체(40)에 결합되어 몸체(40) 내에 내장된 상기 방열판(20)과 다이오드(30)를 덮어주는 덮개(60)로 구성된 것을 특징으로 한다.
본 발명은 길이 방향으로 긴 바닥판에 결합되는 방열판을 길이방향 일렬로 형성함과 더불어 다이오드 또한 길이 방향 일렬로 배열함으로써 길이가 긴 사각 기둥 형상의 간결한 구조의 정션박스를 구성함으로써 양면형 태양광모듈에서 발전효율을 대폭 증가시키기 위해 태양광 셀을 가리지 않도록 설치할 수 있고, 케이블 설치 및 버스바의 연결 고정을 용이하게 할 수 있으면서 구성이 단순하고 간단하여 제품의 제조를 손쉽게 할 수 있을 뿐만 아니라 설치를 간편하고 용이하게 할 수 있어 제품의 가격 저렴화 및 설치비용의 절감으로 경제성이 뛰어나면서도 고장 없이 장기간 안정되게 사용할 수 있는 수명이 긴 갈별한 장점이 있다.
도 1은 종래 일반적인 정션박스의 구조도,
도 2는 단면형 태양광모듈과 양면형 태양광모듈의 발전 성능을 비교하여 나타낸 도면,
도 3은 종래 태양광모듈 정션박스에 태광광 셀이 가려지는 영역과 그에 따라 발전 성능의 저하를 나타낸 도면,
도 4는 본 발명 양면형 태양광모듈용 콤팩트 정션박스의 사시도,
도 5는 본 발명 양면형 태양광모듈용 콤팩트 정션박스의 후면 사시도,
도 6은 본 발명 양면형 태양광모듈용 콤팩트 정션박스의 내부를 보여주는 도면,
도 7은 본 발명 양면형 태양광모듈용 콤팩트 정션박스의 분해 사시도,
도 8은 본 발명에 따른 양면형 태양광모듈용 콤팩트 정션박스의 요부 확대도,
도 9는 본 발명에 따른 양면형 태양광모듈용 콤팩트 정션박스의 요부 확대도,
도 10은 본 발명 따른 케이블 연결구의 확대도,
도 11은 본 발명 따른 버스바(Bb)의 연결을 설명하기 위한 도면,
도 12는 본 발명 양면형 태양광모듈용 콤팩트 정션박스의 사용 상태도이다.
도 2는 단면형 태양광모듈과 양면형 태양광모듈의 발전 성능을 비교하여 나타낸 도면,
도 3은 종래 태양광모듈 정션박스에 태광광 셀이 가려지는 영역과 그에 따라 발전 성능의 저하를 나타낸 도면,
도 4는 본 발명 양면형 태양광모듈용 콤팩트 정션박스의 사시도,
도 5는 본 발명 양면형 태양광모듈용 콤팩트 정션박스의 후면 사시도,
도 6은 본 발명 양면형 태양광모듈용 콤팩트 정션박스의 내부를 보여주는 도면,
도 7은 본 발명 양면형 태양광모듈용 콤팩트 정션박스의 분해 사시도,
도 8은 본 발명에 따른 양면형 태양광모듈용 콤팩트 정션박스의 요부 확대도,
도 9는 본 발명에 따른 양면형 태양광모듈용 콤팩트 정션박스의 요부 확대도,
도 10은 본 발명 따른 케이블 연결구의 확대도,
도 11은 본 발명 따른 버스바(Bb)의 연결을 설명하기 위한 도면,
도 12는 본 발명 양면형 태양광모듈용 콤팩트 정션박스의 사용 상태도이다.
이하, 첨부 도면을 참조하여 본 발명 양면형 태양광모듈용 콤팩트 정션박스의 바람직한 실시예를 상세하게 설명한다.
도 4는 본 발명 양면형 태양광모듈용 콤팩트 정션박스의 사시도, 도 5는 본 발명 양면형 태양광모듈용 콤팩트 정션박스의 후면 사시도, 도 6은 본 발명 양면형 태양광모듈용 콤팩트 정션박스의 내부를 보여주는 도면, 도 7은 본 발명 양면형 태양광모듈용 콤팩트 정션박스의 분해 사시도, 도 8은 본 발명에 따른 양면형 태양광모듈용 콤팩트 정션박스의 요부 확대도, 도 9는 본 발명에 따른 양면형 태양광모듈용 콤팩트 정션박스의 요부 확대도, 도 10은 본 발명 따른 케이블 연결구의 확대도, 도 11은 본 발명 따른 버스바(Bb)의 연결을 설명하기 위한 도면, 도 12는 본 발명 양면형 태양광모듈용 콤팩트 정션박스의 사용 상태도로서, 본 발명 양면형 태양광모듈(SM)용 콤팩트 정션박스(100)는 좌우 길이 방향을 따라 일정한 간격으로 형성된 다수의 열방출 관통공(11)과, 열방출 관통공(11)사이에 경사면을 갖는 버스바 삽입공(12), 상하 가장자리에 길이 방향을 따라 형성된 다수의 결합돌기(13), 상하 가장자리에 단턱부(14) 및, 버스바(Bb)의 단부가 삽입되는 버스바 삽입공(15)을 구비하는 바닥판(10)과; 좌우 길이 방향으로 긴 판체(21)가 다수로 분리되고 상하 단부가 절곡되어 형성된 "ㄷ"자형 절곡부(22)와, 상기 판체(21)의 상하 가장자리에 길이 방향을 따라 형성되어 상기 결합돌기(13)가 삽입되는 다수의 결합공(23), 상기 버스바 삽입공(15)으로 삽입되는 버스바(Bb)의 단부를 용접하는 버스바 단부 용접면(24)을 갖춘 방열판(20)과; 상기 방열판(20)의 윗면에 길이 방향을 따라 일정한 간격으로 실장되는 다수의 다이오드(30)와; 중앙부에 상하를 가로질러 형성되어 정션박스의 경년변화와 다이오드에서 발생하는 열로인한 뒤틀림을 방지하는 다수의 안전바(41)를 구비하여 상기 방열판(20)과 다이오드(30)가 내장되는 몸체(40)와; 상기 몸체(40) 내에 채워지는 실리콘(50) 및; 상기 몸체(40)에 결합되어 몸체(40) 내에 내장된 상기 방열판(20)과 다이오드(30)를 덮어주는 덮개(60)로 구성되어 있다.
상기 바닥판(10)과 몸체(40)는 엔지니어링 플라스틱 소재로 구성하되, 바닥판(10)은 열가소성 고성능 나일론 유리섬유강화 플라스틱(Thermoplastic High Performance Nylon Glass Fiber)으로 형성하고, 몸체(40)는 열가소성 고성능 나일론 유리섬유강화 플라스틱과는 다른 엔지니어링 플라스틱 소재로 형성하여 긴 사각 기둥 형상의 정션박스를 구성할 수 있도록 바닥판(10)과 몸체(40)가 분리 가능하게 구성하는 것이 강한 태양광 및 높은 온도에 내구성을 강하게 할 수 있어 바람직하다.
상기 버스바 삽입공(12)은 버스바의 단부 삽입이 용이하도록 관통공(11)사이에 경사면이 형성되어 있다.
상기 다이오드(30)는 양측단을 방열판(20)에 저항용접하여 버스바(Bb)의 단부 납땜시 발생되는 열로부터 다이오드(30)를 보호하는 것이 바람직하다.
상기 몸체(40)의 단부측에는 케이블(C)으 삽입되는 몸체 하우징(42)을 구비하여 케이블(C) 삽입 후 케이블 고정구(43)를 몸체 하우징(42)에 결합 고정하여 케이블(C)을 고정하고 있다.
다음에는 상기한 바와 같이 구성된 본 발명 양면형 태양광모듈용 콤팩트 정션박스의 작용을 상세하게 설명한다.
먼저 도 7에 도시한 바와 같이 방열판(20)에 다이오드(30)를 저항용접하고, 방열판(20)의 다수의 결합공(23)에 바닥판(10)의 다수의 결합돌기(13)를 삽입한 다음 도 11에 도시한 바와 같이 바닥판(10)의 이면 경사진 버스바 삽입공(12)으로 버스바(Bb)를 삽인한 다음 버스바(Bb)의 단부를 버스바 단부 용접면(24)에 용접한다.
이어서 몸체 하우징(42)에 케이블(C) 삽입 후 케이블 고정구(43)를 몸체 하우징(42)에 결합 고정하여 케이블(C)을 고정한다.
계속하여 몸체(40) 내에 실리콘(50)을 주입하여 가득채우고, 덮개(60)를 몸체(40)에 결합하여 본 발명 양면형 태양광모듈용 콤팩트 정션박스(100)의구성을 완료한다.
이와 같이 하여 구성된 본 발명 양면형 태양광모듈용 콤팩트 정션박스(100)는 도 12의 사용 상태도에 도시한 바와 같이 다수의 태양광모듈(SM) 최상단 단부에 설치함으로써 정션박스(100)가 다수의 태양광모듈(SM)을 가리지 않게 되어 종래 정셔박스 채용시의 발전량(70%)보다 높은 발전량(82%)을 어얻을 수 있어서 12%의 발전량 증가를 가져올 수 있고, 종래 단면형 태양광모듈(SM)보다 양면형 태양광모듈(SM)이 25%의 발전량 증가를 가져오므로 결국 본 발명 양면형 태양광모듈용 콤팩트 정션박스의 채용으로 37%의 발전량을 증가시킬 수 있다.
10 : 바닥판 11 : 열방출 관통공
12 : 버스바 삽입공 13 : 결합돌기
14 : 단턱부 15 버스바 인출공
20 : 방열판 21 : 판체
22 : "ㄷ"자형 절곡부 23 : 결합공
24 : 버스바 단부 용접면 30 : 다이오드
40 : 몸체 41 : 안전바
42 : 몸체 하우징 43 : 케이블 고정구
50 : 실리콘 60 : 덮개
Bb : 버스바 C : 케이블
12 : 버스바 삽입공 13 : 결합돌기
14 : 단턱부 15 버스바 인출공
20 : 방열판 21 : 판체
22 : "ㄷ"자형 절곡부 23 : 결합공
24 : 버스바 단부 용접면 30 : 다이오드
40 : 몸체 41 : 안전바
42 : 몸체 하우징 43 : 케이블 고정구
50 : 실리콘 60 : 덮개
Bb : 버스바 C : 케이블
Claims (4)
- 열가소성 고성능 나일론 유리섬유강화 플라스틱(Thermoplastic High Perform ance Nylon Glass Fiber)으로 형성된 바닥판(10)과; 버스바(Bb)의 단부 납땜시 저항용접으로 발생하는 열로부터 다이오드(30)를 보호하도록 구성된 방열판(20)과; 상기 방열판(20)의 윗면에 길이 방향을 따라 일정한 간격으로 실장되는 다수의 다이오드(30)와; 엔지니어링 플라스틱 소재로 형성된 몸체(40)와; 상기 몸체(40) 내에 채워지는 실리콘(50) 및; 몸체(40) 내에 내장된 상기 방열판(20)과 다이오드(30)를 덮어주는 덮개(60)로 구성된 태양광모듈용 콤팩트 정션박스에 있어서;
상기 바닥판(10)은 좌우 길이 방향을 따라 일정한 간격으로 형성된 다수의 열방출 관통공(11)과, 열방출 관통공(11)사이에 경사면을 갖는 버스바 삽입공(12), 상하 가장자리에 길이 방향을 따라 형성된 다수의 결합돌기(13), 상하 가장자리에 단턱부(14) 및, 버스바(Bb)의 단부가 삽입되는 버스바 삽입공(15)을 구비하며;
상기 방열판(20)은 좌우 길이 방향으로 긴 판체(21)가 다수로 분리되고 상하 단부가 절곡되어 형성된 "ㄷ"자형 절곡부(22)와, 상기 판체(21)의 상하 가장자리에 길이 방향을 따라 형성되어 상기 결합돌기(13)가 삽입되는 다수의 결합공(23), 상기 버스바 삽입공(15)으로 삽입되는 버스바(Bb)의 단부를 용접하는 버스바 단부 용접면(24)을 갖추고;
상기 몸체(40)는 중앙부에 상하를 가로질러 형성되어 정션박스의 경년변화와 다이오드에서 발생하는 열로인한 뒤틀림을 방지하는 다수의 안전바(41)를 구비하여상기 실리콘(50)이 몸체(40) 내에 채워져 긴 사각 기둥 형상의 정션박스를 구성할 수 있도록 바닥판(10)과 몸체(40)가 분리 가능하게 구성한 것이 특징인 양면형 태양광모듈용 콤팩트 정션박스. - 삭제
- 제 1항에 있어서, 상기 버스바 삽입공(12)은 버스바(Bb)의 단부 삽입이 용이하도록 관통공(11)사이에 경사면이 형성된 것이 특징인 양면형 태양광모듈용 콤팩트 정션박스.
- 삭제
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