KR102500671B1 - 외부 전기 커넥터를 갖는 광전지 모듈 - Google Patents

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맥시온 솔라 피티이. 엘티디.
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Abstract

외부 전기 커넥터를 갖는 광전지 모듈에 대해 기술되어 있다. 예를 들어, 광전지 모듈은 모듈 라미네이트 상에 장착 된 플러그 리셉터클을 포함할 수 있으며, 접촉부는 모듈 라미네이트 내의 광전지로부터 플러그 리셉터클의 플러그 채널 내로 연장될 수 있다. 플러그 라셉터클은 패널 외부 전자 장치의 정합 전기 커넥터(예: 전기 플러그)를 수용할 수 있다. 따라서 접촉부는 정합 전기 커넥터에 제거 가능하게 연결될 수 있고, 광전지는 패널 외부 전자 장치와 전기적으로 연결될 수 있다.

Description

외부 전기 커넥터를 갖는 광전지 모듈
본 특허 출원은 그 전체가 본원에 참고로 인용된 2016년 7월 1일자로 출원된 선행 출원중 미국 정식 특허 출원 No 15/201,064에 대한 우선권의 이익을 주장한다.
통상 태양 전지(solar cell)로서 알려진 광전지(photovoltaic cell, PV)는 태양 방사선을 전기 에너지로 직접 변환하기 위한 주지의 장치이다. 일반적으로, 태양 전지는 기판의 표면 부근에 p-n 접합을 형성하기 위해 반도체 처리 기술을 사용하여 반도체 웨이퍼 또는 기판 상에 제조된다. 기판의 표면에 충돌하는 태양 방사선은 기판의 대부분에서 전자 및 정공 쌍을 생성하며, 기판의 p-도핑된 영역 및 n-도핑된 영역으로 이동함으로써 도핑된 영역들 사이에 전압차를 생성한다. 도핑된 영역들은 태양 전지 상의 금속 접촉부들에 연결되어, 셀로부터의 전류를 셀에 결합된 외부 회로로 보낸다. 일반적으로, 각 태양 전지가 상호 연결된 태양 전지 어레이는 공동 또는 공유 플랫폼에 장착되어 광전지 모듈을 제공한다. 광전지 모듈은 광전지 라미네이트로 구성될 수있다. 복수의 광전지 모듈 또는 모듈 그룹은 광전지 시스템을 형성하는 전력 분배 네트워크에 전기적으로 결합될 수 있다.
도 1은 본원의 일 실시예에 따른 외부 케이블을 통해 패널 외부 전자 장치에 전기적으로 연결된 광전지 모듈을 갖는 광전지 시스템의 사시도를 예시한다.
도 2는 본원의 일 실시예에 따른 광전지 모듈의 패널 내부 모듈 회로의 사시도를 예시한다.
도 3은 본원의 일 실시예에 따른 광전지 모듈의 외부 전기 커넥터의 부분 단면 사시도를 예시한다.
도 4는 본원의 일 실시예에 따른 광전지 모듈의 외부 전기 커넥터의 평면도를 예시한다.
도 5는 본원의 일 실시예에 따른 플러그 리셉터클의 접촉 슬롯을 통해 연장되는 접촉부의 접촉부 단자의 평면도를 예시한다.
도 6는 본원의 일 실시예에 따른 광전지 모듈의 외부 전기 커넥터의 분해도를 예시한다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 모듈 라미네이트 상 플러그 리셉터클의 단면도를 예시한다.
도 8은 본원의 일 실시예에 따른 모듈 라미네이트 상 플러그 리셉터클을 갖는 모듈 프레임의 사시도를 예시한다.
도 9는 본원의 일 실시예에 따른 모듈 라미네이트의 측면 모서리에 장착된 접촉부의 사시도를 예시한다.
도 10은 본원의 일 실시예에 따른 모듈 라미네이트 상에 장착된 플러그 리셉터클을 갖는 모듈 프레임의 단면도를 예시한다.
도 11은 본원의 일 실시예에 따른 모듈 라미네이트에 부착된 마운트 케이싱을 갖는 플러그 리셉터클의 단면도를 예시한다.
도 12는 본원의 일 실시 예에 따른, 외부 전기 커넥터를 갖는 광전지 모듈을 제조하는 방법의 흐름도를 예시한다.
도 13은 본원의 일 실시예에 따른 광전지 모듈의 외부 전기 커넥터의 단면 사시도를 예시한다.
하기의 상세한 설명은 사실상 예시적인 것일 뿐이며, 본 발명 요지 또는 본 출원의 실시예들 및 이러한 구현예들의 용도를 제한하고자 하는 것은 아니다. 본원에 사용되는 바와 같이, 단어 "예시적인"은 "예, 사례, 또는 실례로서 역할하는 것"을 의미한다. 본원에서 예시로서 기술된 임의의 실시예가 반드시 다른 실시예들에 비해 바람직하거나 유리한 것으로 해석될 필요는 없다. 또한, 전술한 기술분야, 배경기술, 발명의 내용 또는 하기의 발명을 실시하기 위한 구체적인 내용에서 제시되는 임의의 명시적 또는 묵시적 이론에 구속되고자 하는 것은 아니다.
본 명세서는 "하나의 실시예" 또는 "일 실시예"에 대한 언급을 포함한다. "하나의 실시예에서" 또는 "일 실시예에서"라는 어구의 등장이 반드시 동일한 실시예를 지칭하는 것은 아니다. 특정 특징, 구조, 또는 특성은 본 발명과 일치하는 임의의 적절한 방식으로 조합될 수 있다.
용어. 하기의 단락들은 본 개시내용(첨부된 청구범위를 포함)에서 발견되는 용어들에 대한 정의 및/또는 관계를 제공한다:
"포함하는". 이 용어는 개방형(open-ended)이다. 첨부된 청구범위에서 사용되는 바와 같이, 이 용어는 추가적인 구조물 또는 단계를 배제하지 않는다.
"~하도록 구성된" 다양한 유닛 또는 구성요소가 작업 또는 작업들을 수행 "하도록 구성된" 것으로 기술되거나 청구될 수 있다. 이러한 맥락에서, "~하도록 구성된"은 유닛/구성요소가 작동 중에 이들 작업 또는 작업들을 수행하는 구조물을 포함한다는 것을 나타냄으로써 구조물을 함축하는 데 사용된다. 이와 같이, 유닛/구성요소는 명시된 유닛/구성요소가 현재 작동하지 않을 때에도(예를 들어, 온(on)/활성(active) 상태가 아닐 때에도) 작업을 수행하도록 구성되었다고 할 수 있다. 유닛/회로/구성요소가 하나 이상의 작업을 수행 "하도록 구성된" 것임을 언급하는 것은, 그 유닛/구성요소에 대해 명시적으로 35 USC ≪*112의 6번째 단락을 적용하지 않으려는 의도이다.
"제1", "제2" 등. 본원에 사용되는 바와 같이, 이들 용어는 뒤에 오는 명사에 대한 표지로서 사용되는 것으로서, 어떤 유형(예컨대, 공간적, 시간적, 논리적 등)의 순서화도 암시하지 않는다. 예를 들어, "제1" 방향의 언급은, 이 방향이 차례에 있어서 첫번째 방향임을 반드시 의미하는 것은 아니며, 대신에 용어 "제1"은 이 방향을 다른 방향(예컨대, "제2" 방향)으로부터 구별하기 위해 사용된다.
"결합된" - 하기의 설명은 함께 "결합되는" 요소들 또는 노드들 또는 특징부들을 언급한다. 본원에 사용되는 바와 같이, 명시적으로 달리 언급되지 않는 한, "결합된"은 기계적일 필요는 없지만 하나의 요소/노드/특징부가 다른 요소/노드/특징부에 직접 또는 간접적으로 결합(또는 그와 직접 또는 간접적으로 연통)된 것을 의미한다.
또한, 특정 용어가 단지 참조의 목적으로 하기 설명에 사용될 수도 있으며, 따라서 제한적인 것으로 의도된 것은 아니다. 예를 들어, "상부", "하부", "위", "아래", "앞" 및 "뒤"와 같은 용어는 참조되는 도면에서의 방향을 나타낸다. "전면", "배면", "후방", "측방", "외측", "내측" "좌측", "우측"등과 같은 용어는 논의 중인 구성요소를 기술하는 본문 및 연관 도면을 참조함으로써 명확해지는 일관되지만 임의적인 좌표계 내에서 구성요소들 간 또는 일 구성요소의 상대적인 배향 및/또는 위치를 기술한다. 이러한 용어는 위에서 구체적으로 언급된 단어, 이의 파생어 및 유사한 의미의 단어를 포함할 수 있다.
"억제하다" - 본원에 사용되는 바와 같이, 억제하다는 효과를 감소 또는 최소화시키는 것을 기술하는 데 사용된다. 구성요소 또는 특징부가 작용, 동작 또는 조건을 억제하는 것으로 기술되는 경우, 이는 결과 또는 결과물 또는 미래의 상태를 완전히 예방할 수 있다. 또한, "억제"는, 그렇지 않을 경우 발생할 수도 있는 결과물, 성능 및/또는 효과의 감소 또는 완화를 의미할 수도 있다. 따라서, 구성요소, 요소 또는 특징부가 결과 또는 상태를 억제하는 것으로 언급되는 경우, 이는 결과 또는 상태를 완전히 예방하거나 제거할 필요는 없다.
PV 셀은 태양 광선을 전기로 변환하는 데 사용할 수있는 PV 모듈 내부의 PV 스트링으로 조립할 수 있다. 전기는 일반적으로 모듈 회로, 즉 PV 스트링에서 PV 시스템의 패널 상 전자 장치로 전달된다. 특히, 패널 상 전자 장치는 일반적으로 PV 모듈의 배면 시트에 부착된 접합 상자 또는 PV 도크 내에 하우징된 다이오드, 마이크로 인버터 또는 DC 옵티 마이저와 같은 전자 구성요소를 포함한다. 접합 상자 또는 PV 도크는 일반적으로 PV 모듈이 라미네이션 공정에 의해 완전히 형성된 후에 실리콘 기반 접착제에 의해 배면 시트에 고정된다. 전기 리본, 즉 가늘고 유연한 금속 스트립은 라미네이션 공정 중에 PV 모듈 내부의 모듈 회로에 부착된 후 배면 시트의 수작업 절단 슬릿을 통해 라우팅되어 부착된 접합 상자 내로 전류를 운반한다.
상기 설명에서, 기존의 광전지(PV) 모듈은 패널 내 모듈 회로에서 PV 모듈의 배면 시트를 통해 패널 상 전자 장치까지 연장되는 얇고유연한 전기 리본을 포함한다. 패널 내 모듈 회로와 패널상 전자 장치 사이의 직접 연결은 다른 기능을 제공하기 위해 다양한 접합 상자가 PV 모듈에 고정 될 수 있다는 점에서 편리할 수 있지만 패널 상 전자 장치는 구성요소 상호 교환성이 부족하다. 즉, 일단 패널 상 전자 장치가 부착되면 제거하거나 교체할 수 없다. 또한 패널 내 모듈 회로에서 패널 상 전자 장치로 전기 리본을 라우팅하는 것은 수작업 피네스가 필요하며 자동화가 쉽지 않아 제조 시간 및 비용이 증가한다. 따라서 외부 전기 커넥터를 갖는 PV 모듈을 제공함으로써 PV 모듈이 패널 외부 전자 장치에 용이하고 상호교환 가능하게 연결될 수 있으므로 PV 모듈은 PV 시스템 유연성 및 제조 효율을 향상시킬 수 있다.
일 특징으로, 외부 전기 커넥터를 갖는 PV 모듈이 제공된다. 특히, 외부 전기 커넥터는 PV 모듈 라미네이트 내의 전기 도체, 예를 들어, 버스 바 또는 전기 리본에 영구적으로 접합되는 접촉부, 예를 들어 금속 블레이드형 커넥터를 포함 할 수 있으며, PV 모듈 라미네이트 상에 장착된 플러그 리셉터클을 통해 외부로 연장된다. 플러그 리셉터클은 접촉부에 대해 전기적 및 환경적 보호를 제공할 수 있고, 플러그와 같은 정합 전기 커넥터를 수용 할 수 있고, 정합 전기 커넥터가 외부 전기 커넥터와 결합할 때 기계적으로 집촉부를 지지할 수 있다. 따라서 패널 내 모듈 회로는 접촉부를 통해 정합 전기 커넥터에 전기적으로 연결되거나 외부 케이블 또는 정합 전기 커넥터에 연결된 패널 외부 전자 장치에 전기적으로 연결될 수있다.
상술한 특징은 본원에서 개시된 바와 같은 외부 전기 커넥터를 갖는 PV 모듈에 의해 실현될 수있다. 하기 설명에서, 본원의 실시예들의 완전한 이해를 통해 제공하기 위해, 특정 물질 체제(material regime) 및 구성요소 구조와 같은 다수의 특정 세부사항이 명시된다. 본원의 실시예들이 이러한 특정 세부사항 없이 실시될 수 있음은 당업자에게 명백할 것이다. 다른 경우, 전기 커넥터 또는 모듈 라미네이션 공정의 특정 유형 등 주지의 제조 기술 또는 구성요소 구조는 본원의 실시예를 불필요하게 모호하게 하지 않도록 상세하게 기술되지 않는다. 또한 도면에 도시된 다양한 실시예는 예시적인 표현이며 반드시 일정한 축척으로 작성된 것은 아닌 것으로 이해해야 한다.
요약하면, 외부 전기 커넥터를 갖는 PV 시스템 및 모듈이 본원에 개시되어 있다. 일 실시 예에서, PV 시스템은 외부 케이블에 의해 패널 외부 전자 장치에 전기적으로 연결된 PV 모듈을 포함한다. PV 모듈은 PV 셀에 전기적으로 연결된 전기 전도체를 갖는 모듈 라미네이트를 포함할 수 있다. 접촉부는 전기 전도체에 부착될 수 있고, 모듈 라미네이트 상에 장착 된 플러그 리셉터클의 플러그 채널 내로 연장될 수 있다. 따라서 접촉부는 PV 셀로부터 플러그 리셉터클 내로 전류를 전달할 수 있다. 플러그 리셉터클은 패널 외부 전자 장치에 연결되어 전류를 장치로 전달할 수 있다.
일 실시 예에서, 접촉부는 둘러싸인 보호제에 의해 모듈 라미네이트의 전면 층과 배면 층 사이에 적층되는 접촉부 기부를 포함 할 수 있다. 플러그 리셉터클은 접착제에 의해 모듈 라미네이트에 접착될 수 있고, 일 실시 예에서, 보호제 및 접착제는 동일한 재료이고, 동일한 라미네이션 공정 중에 경화된다. 플러그 리셉터클은 모듈 라미네이트 상의 상이한 위치에 장착될 수 있다. 예를 들어, 플러그 리셉터클은 PV 모듈의 배면 표면 또는 PV 모듈의 측면 모서리를 따라 접착될 수 있다. 일 실시예에서, 하나 이상의 플러그 리셉터클은 PV 모듈의 PV 셀의 여러 개의 서브 스트링 각각에 대한 외부 전기 커넥터를 형성하기 위해 PV 모듈의 측면 모서리에 부착될 수 있는 모듈 프레임에 통합된다.
또한 요약하면, 외부 전기 커넥터를 갖는 PV 모듈 제조 방법이 본원에 개시되어 있다. 일 실시예에서, 상기 방법은 PV 셀, 전기 전도체 및 PV 모듈의 전면 층과 배면 층 사이의 접촉부를 물리적 및/또는 전기적으로 연결하는 단계를 포함한다. 예를 들어, 접촉부는 전면 층과 배면 층 사이의 접촉부 기부 및 모듈 라미네이트로부터 외측으로 연장하는 접촉부 단자를 포함할 수 있다. 라미네이션 공정 동안 PV 셀, 전기 전도체 및 접촉부는 보호제에 둘러싸일 수 있고, 보호제는 경화되어 응고된 모듈 라미네이트 내에서 구성요소를 일체로 접합시킬 수 있다. 접촉부 단자는 응고된 모듈 라미네이트로부터 외측으로 연장될 수 있다. 따라서 플러그 리셉터클은 모듈 라미네이트 상에 장착되어 접촉부 단자가 플러그 리셉터클의 접촉부 슬롯을 통해 플러그 리셉터클의 플러그 채널 내로 연장된다. 정합 커넥터, 예를 들어, 외부 케이블 또는 패널 외부 전자 장치의 커넥터는 전력 전달을 위해 접촉부 단자와 전기적으로 연결하기 위해 플러그 채널 내에 수용될 수 있다.
도 1을 참조하면, 외부 케이블을 통해 패널 외부 전자 장치에 전기적으로 연결된 PV 모듈을 갖는 PV 시스템의 사시도가 본원의 일 실시예에 따라 도시된다. PV 시스템(100)은 외부 케이블(106)에 의해 패널 외부 전자 장치(104)에 전기적으로 연결된 PV 모듈(102)을 포함할 수 있다. 특히, 외부 케이블(106)은 PV 모듈(102)의 외부 전기 커넥터(도 3)로부터 패널 외부 전자 장치(104)까지 연장될 수 있다. 외부 케이블(106)은 PV 모듈 (102) 및/또는 패널 외부 전자 장치(104)에 신속하게 연결 및 분리하기 위한 정합 커넥터를 가질 수 있다. 외부 전기 커넥터는 후술하는 바와 같이 수 또는 암 전기 커넥터를 포함할 수 있고, 정합 커넥터는 수-암형 연결을 형성하기 위해 대응하는 수 커넥터 또는 암 커넥터를 가질 수 있다.
패널 외부 전자 장치(104)는 PV 시스템(100)으로부터 쉽게 제거되어 교체될 수 있다. 예로서, 패널 외부 전자 장치(104)는 하나 이상의 바이패스 다이오드, 마이크로 인버터 또는 DC 옵티 마이저를 포함할 수 있다. 따라서, 바이패스 다이오드가 고장 나거나 마이크로 인버터 또는 DC 옵티마이저가 업그레이드될 때, 상기 장치는 교체될 수 있다. 유사하게, 새롭고 상이한 모듈 전자 장치를 외부 케이블(106)에 연결함으로써 쉽게 추가할 수 있다. 따라서 PV 시스템(100)은 구성요소 호환성이 있다.
일 실시예에서, PV 모듈(102)은 하나 이상의 셀 행(112) 및 셀 열(114)에 배열 된 수 개의 PV 셀 (110)을 갖는 모듈 라미네이트 (108)를 포함한다. 예를 들어, 모듈 라미네이트(108)는 알려진 바와 같이 전기적으로 직렬 연결된 PV 셀(110)의 스트링을 포함 할 수 있다. PV 셀(110)의 스트링은 물리적으로 병렬로, 전기적으로 직렬로 배열된 PV 셀(110)을 포함할 수 있는 서브 스트링(116)으로 분할될 수 있다. 즉, 각 서브 스트링은 전류가 제1 셀 행(112)을 통해 제1 방향으로 흐르고 전류가 제1 방향과 반대인 제2 방향으로 제1 셀 행(112)에 인접한 제2 셀 행(112)을 통과하여 흐르도록 인접 서브 스트링(116)과 전기적으로 직렬로 연결될 수 있다. 후술되는 바와 같이, 일실시 예에서, 제1 서브 스트링(116)은 외부 케이블(106)을 통해 인접 서브 스트링(116)에 연결될 수 있다.
도 2를 참조하면, 본원의 일 실시예에 따른 PV 모듈의 패널 내부 모듈 회로의 사시도가 도시된다. PV 모듈(102)의 모듈 라미네이트(108)는, 예를 들어, 고분자 시트와 같은 배면 층(204)과 평행하며 이격된 전면 층 (202), 예를 들어, 유리 패널을 포함할 수 있다. 보다 구체적으로, 모듈 라미네이트(108)는 모듈 라미네이트(108)가 PV 모듈(102)의 외주 둘레로 연장되는 측면 모서리(206)를 갖도록 동일한 모서리를 갖는 병렬 평면 시트를 포함할 수 있다.
PV 모듈(102)은 전류를 PV 셀(110)로부터 이격되게 전달하기 위해 버스 바(bus bar) 및/또는 전기 전도체(208), 예를 들어, 전기 리본을 포함할 수 있다. 특히, 전기 전도체(208)는, 예를 들어, 전면 층(202)과 배면 층(204) 사이의 용접 또는 땜납 접착으로 대응하는 PV 셀(110)에 연결될 수 있다. 예를 들어, 전기 전도체(208)는 측면 모서리(206)에 가장 가까운 하나 이상의 PV 셀(110)에 전기적으로 연결될 수 있다. 따라서 전기 전도체(208)는 대응하는 PV 셀(110)에 의해 생성된 전류를 전달할 수 있다. 일 실시예에서, 전기 전도체(208)는 PV 모듈(102)의 하나 이상의 서브 스트링(116)에 의해 생성된 전류를 하기 커넥터와 같은 대응하는 외부 전기 커넥터로 전달한다.
도 3를 참조하면, 본원의 일 실시예에 따른 PV 모듈의 외부 전기 커넥터의 부분 단면 사시도가 도시된다. 외부 전기 커넥터(300)는 모듈 라미네이트(108)의 전면 층(202) 또는 배면 층(204) 상에 장착될 수 있다. 특히, 외부 전기 커넥터(300)는 플러그 리셉터클(302)을 포함할 수 있으며, 일 실시예에서 플러그 리셉터클(302)은 모듈 라미네이트(108) 상의 배면 층 (204)의 배면 표면(304)에 부착된다. 플러그 리셉터클(302)은 외부 케이블(106) 및 패널 외부 전자 장치(104)(도 1)에 부착하기 위한 만능 커넥터를 제공할 수 있으며, 따라서 외부 케이블(106)의 정합 커넥터와 연결되는 플러그 케이싱(306)을 포함할 수 있다. 하기 설명에서, 플러그 케이싱(306)은 접촉부(308)를 둘러싸고, 플러그 케이싱(306)의 기부(310)는 배면 표면(304)에 접착되거나 밀봉될 수 있다. 따라서 플러그 케이싱(306)은 외부 전기 커넥터(300)가 외부 케이블(106)의 정합 커넥터와 연결될 때 접촉부(308) 또는 패널 내 모듈 회로를 향한 물 유입을 방지함으로써 PV 시스템(100)에 전기를 제공하면서 환경을 보호할 수 있다.
도 4를 참조하면, 본원의 일 실시예에 따른 PV 모듈의 외부 전기 커넥터의 평면도가 도시된다. 일 실시예에서, 외부 케이블(106)(도 1)의 정합 커넥터는 플러그 케이싱(306)의 플러그 채널(402) 내에 수용될 수 있다. 특히, 플러그 케이싱(306)은 플러그 채널(402)을 정의하도록 중심 축 둘레로 측 방향으로 연장하는 케이싱 벽(404)을 포함할 수 있다. 케이싱 벽(404)은 임의의 형태의 경로, 예를 들어, 도 4에 도시된 원형 경로 또는 실질적으로 직사각형 경로를 따라 연장되어 정합 커넥터의 단면적과 일치하는 단면적을 갖는 플러그 채널(402)을 형성할 수 있다. 즉, 플러그 케이싱(306)은 미끄럼 끼워맞춤(sliding fit)으로 정합 커넥터의 외부 표면을 수용하는 내부 표면을 갖는 원통형 벽, 직사각형 벽 등을 포함할 수 있다. 케이싱 벽(404)은 기부 벽(406) 위의 높이까지 연장될 수 있다. 기부 벽(406)은 플러그 케이싱(306) 아래 기부(310)의 일부분일 수 있다. 따라서 기부 벽(406)은 플러그 채널(402)의 하단부 중심 축에 대해 직각일 수 있다.
기부 벽(406)은 플러그 채널(402)과 맞추어진 접촉부 슬롯(408)을 가질 수 있다. 예를 들어, 접촉부 슬롯(408)은 플러그 채널(402)에 면하는 기저 벽(406)의 측면으로부터 배면 표면(304)에 면하는기저 벽(406)까지 관통하여 형성된 개구일 수 있다. 접촉부 슬롯(408)은 도시된 바와 같이 중심 축을 따라 플러그 채널(402)과 동축으로 정렬될 수 있거나, 접촉부 슬롯(408)은 플러그 채널(402)과 비 동축이지만 내향일 수 있다. 따라서 접촉부(308)는 접촉부 슬롯(408)을 통해 케이싱 벽(404)으로부터 측 방향 내향 위치에서 플러그 채널(402)로 연장될 수 있다.
도 5를 참고하면, 본원의 일 실시예에 따른 플러그 리셉터클의 접촉부 슬롯을 통해 연장되는 접촉부의 접촉부 단자의 평면도가 도시된다. 플러그 리셉터클(302)의 기부벽(406) 내의 접촉부 슬롯(408)은 측면 굽힘에 대해 접촉부(308)를 지지하도록 크기가 정해질 수 있다. 예를 들어, 접촉부(308)는 접촉부 슬롯(408)을 통해 플러그 채널(402) 내로 연장되는 접촉부 단자(502)를 포함할 수 있으며, 접촉부 단자(502)는 접촉부 단자(502) 주위의 기저 벽(406)이 접촉부 단자(502)의 열 강도를 강화하도록 접촉부 슬롯(408)과 유사한 크기로 정해질 수 있다. 따라서 접촉부 단자(502)는 접촉부 단면적(504), 즉 접촉부 단자(502)를 통과하는 축 둘레의 프로파일을 포함할 수 있으며, 접촉부 슬롯(408)은 유사하게 크기가 정해진 슬롯 단면적 (506), 즉 축 및 접촉부 단면적(504) 둘레의 프로파일을 포함할 수 있다. 즉, 슬롯 단면적(506)은 접촉부 단면적(504)과 일치 할 수 있다. 예를 들어, 접촉부 폭 (508), 즉 접촉부 단면적 (504)을 가로 지르는 측 방향 치수는 슬롯 폭(510), 즉 슬롯 단면적(506)을 가로 지르는 측 방향 치수와 유사할 수 있다. 접촉부 폭(508)은 접촉부 단자(502)에 원하는 강성을 제공하도록 미리 선택할 수 있다. 일 실시예에서, 접촉부 폭(508)은 최소한 슬롯 폭(510)의 75 %이다. 따라서 접촉부 단면적(504)은 슬롯 단면적(506)보다 작을 수 있고, 기부 벽(406)과 접촉부 단자(502) 사이에 간격이 존재할 수 있다. 간격은 플러그 케이싱(306)이 접촉부 단자(502) 위에 쉽게 삽입될 수 있게 하고 정합 커넥터가 외부 전기 커넥터(300)와 연결될 때 측 방향으로 접촉부 단자(502)를 지지하도록 최적화될 수 있다.
접촉부(308)의 접촉부 단자(502)는 수형 또는 암형 접촉부일 수 있음을 이해할 것이다. 첨부된 도면에서, 접촉부 단자(502)는 수형 탭 접촉부, 예를 들어, 블레이드형 접촉부로서 도시되고, 그러나, 일부 실시예에서 접촉부 단자(502)는 암형 리셉터클 접촉부, 예를 들어, 외부 케이블(106)(도 1)의 정합 커넥터의 수형 탭 접촉부를 수용하도록 배치된 한 쌍의 랜스일 수 있다. 이러한 접촉부 디자인의 변형은 당업자에게 명백할 것이다. 예를 들어, 접촉부(308)는 도금, 예를 들어, 주석,은 또는 금 도금이 입혀진 CuSn4 또는 CuFe2와 같은 기부 재료를 포함할 수 있음을 이해할 것이다. 따라서, 해당 세부사항에 대한 상세한 설명은 간결함을 위해 생략되었다. 그러나 접촉부 단자(502)가 수형 또는 암형 접촉부인지 여부에 관계없이 접촉부 단자(502)는 접촉부 슬롯(408)을 통해 연장되고 기부 벽(406)에 의해 지지될 수 있다.
도 6를 참조하면, 본원의 일 실시예에 따른 PV 모듈의 외부 전기 커넥터의 분해도가 도시된다. 접촉부 단자(502), 예를 들어, 수형 접촉 탭은 접촉부(308)의 접촉 기부(602)에 대해 직각으로 연장될 수 있다. 예를 들어, 접촉부(308)는 접촉부 기부(602)가 T자형의 수평 바를 형성하고 접촉부 단자(502)가 T자형의 수직 바를 형성하도록 T자형일 수 있다. 따라서 접촉부 기부(602)는 모듈 라미네이트(108)의 배면 표면(304)에 평행할 수 있고 접촉부 단자(502)는 접촉부 축(604)을 따라 배면 표면(304)에 대해 직각으로 연장될 수 있다. 특히, 접촉부 축(604)은 접촉부 슬롯(408)과 맞추어 정렬되어 플러그 리셉터클(302)이 접촉부(308) 위에 그리고 배면 표면(304) 상에 배치될 수 있게 한다.
일 실시예에서, 배면 시트 개구(606)는 전기 전도체(208) 위에 모듈 라미네이트(108)의 배면 층(204)에 형성될 수 있다. 전기 전도체(208)는, 예를 들어, 접촉부 축(604)에 대해 직각인 방향으로 전도체 축(608)을 따라 연장될 수 있다. 따라서 접촉부 단자(502)는 접촉부 축(604)에 대해 단자 강성을 가질 수 있고, 전기 전도체(208)는 전도체 축(608)에 대해 전도체 강성을 가질 수 있다. PV 모듈(102)의 배면 시트로부터 전기 피그테일과 같은 전기 전도체(208)를 가져오는 일반적인 전기적 연결과는 대조적으로, 패널 내 모듈 회로의 노출된 부분, 예를 들어, 접촉부(308)는 모듈 라미네이트(108) 내부의 패널 내 모듈 회로의 부분, 예를 들어, 전기 전도체(208)보다 더 큰 강성을 가질 수 있다. 보다 구체적으로 말하면, 단자 강성은 전도체 강성보다 더 클 수 있다. 또한 상기 설명에서, 접촉부 단자(502)는 기부 벽(406)에 의해 지지 될 수 있으므로 접촉부 단자(502)의 열 강도는 전기 전도체(208)의 열 강도보다 실질적으로 더 클 수 있다.
배면 시트 개구(606)는 접촉부 기부(602)의 프로파일보다 더 큰 프로파일을 가질 수 있다. 예를 들어, 배면 시트 개구(606)는 전기 전도체(208) 위에서 배면 층(204)을 통해 형성된 직사각형 구멍일 수 있고, 이 직사각형 구멍은 폭 및 길이를 가질 수 있다. 접촉부 기부(602)는 직사각형 또는 배면 층(204)을 통과하는 직사각형 구멍의 폭 및 길이보다 더 작은 폭 및 길이를 포함하는 기타 형태의 프로파일을 가질 수 있다. 따라서 접촉부(308)는 배면 시트 개구(606)를 통해 전기 전도체(208) 상으로 삽입될 수 있다.
일 실시예에서, 배면 시트 개구(606)는 자동화된 공정을 사용하여 배면 층(204)에서 형성된다. 예를 들어, 배면 시트 개구(606)는 펀칭 프레스를 사용하여 배면 층(204) 내에 뚫은 구멍일 수 있다. 따라서 배면 시트 개구(606)는 배면 층(204)의 임의의 위치에 고도로 반복 가능한 구멍이 될 수 있다. 따라서 배면 시트 개구(606)를 통한 접촉부(308)의 라우팅은 PV 모듈의 배면 시트에서 수작업 슬릿 통로를 통해 전기 리본을 라우팅하는 것과 비교하면 실행하기가 쉽고 비용이 덜 든다.
도 7을 참고하면, 본원의 일 실시예에 따른 모듈 라미네이트 상에 장착된 플러그 리셉터클의 단면도가 도시된다. 접촉부(308)가 배면 층(204)의 배면 시트 개구(606)를 통해 삽입될 때, 접촉부 기부(602)는 전기 전도체(208)에 부착될 수 있다. 예를 들어, 접촉부(308)는 L자 형태를 가질 수 있고, L자형 수평 막대는 배면 시트 개구(606)를 통해 노출된 전기 전도체(208)의 일부분에 영구적으로 부착, 예를 들어, 용접 또는 납땜될 수 있다. 대안으로, 접촉부 기부(602)와 전기 전도체(208) 사이의 물리적 연결은 구성요소들을 함께 가압하고, 하기 설명에서와 같이 인접한 구성요소들을 밀폐함으로써 형성될 수 있다. 따라서 접촉부(308)는 전기 전도체(208)에 전기적으로 연결될 수 있다. 접촉부 단자(502)는 L자형의 수직 막대일 수 있고, 전기 전도체(208)로부터 배면 층(204)의 배면 시트 개구(606)를 통해 외측으로 연장될 수 있다. 따라서 접촉부 단자(502)는 외부 접촉점을 제공하여 외부 케이블(106)(도 1)의 정합 커넥터와 인터페이스할 수 있다.
일 실시예에서, 접촉부(308)의 적어도 일부분은 모듈 라미네이트(108) 내에 밀폐될 수 있다. 예를 들어, 전면 층(202)과 배면 층(204) 사이에서 PV 셀(110)을 밀폐하는데 사용되는 보호제(702)는 또한 전면 층(202)과 배면 층(204) 사이에서 접촉부 기부(602) 및 전기 전도체(208)를 둘러쌀 수 있다. 특히, 보호제(702)는 PV 셀(110)과 접촉부 기부(602)가 위치한 배면 층(204) 사이의 공간을 채울 수 있다. 따라서 보호제(702)는 모듈 라미네이트(108)를 형성하는데 사용된 동일한 라미네이션 공정 중 접촉부(308)를 나머지 모듈 라미네이트(108)에 접착시킬 수 있다.
플러그 리셉터클(302)은 또한 모듈 라미네이트(108)에 접착될 수 있다. 예를 들어, 플러그 리셉터클(302)은 접촉부 단자(502)가 플러그 채널(402) 내로 연장되고 기부(310)의 상부 표면이 배면 층(204)의 배면 표면(304)을 향하도록 접촉부(308) 위에 배치될 수 있다. 즉, 플러그 리셉터클(302)은 배면 층(204)의 배면 표면(304) 상에 장착 될 수 있다. 일 실시예에서, 접착제(704)는 플러그 리셉터클(302)과 모듈 라미네이트(108) 사이에 배치된다. 예를 들어, 접착제 (704)는 플러그 리셉터클(302)을 모듈 라미네이트(108)에 접착시키기 위해 기부(310)와 배면 층(204) 사이에 접착 접합부를 형성할 수 있다. 접착제(704)는 열 경화 접착제 또는 광 경화 물질을 포함할 수 있다. 예를 들어, 접착제(704)는 보호제(702)와 동일한 열 경화 물질, 예를 들어, 폴리에틸렌과 같은 열가소성 올레핀일 수 있다. 대안으로, 접착제(704)는 UV 경화 접착제일 수 있고, 플러그 리셉터클(302)은 경화 작업 중에 자외선이 접착제(704)를 향해 투과할 수 있도록 투과성 재료로 형성될 수 있다. 따라서 플러그 리셉터클(302)은 모듈 라미네이트(108)를 형성하는데 사용되는 라미네이션 공정과 동일하거나 상이한 작업 중 배면 층(204)에 영구적으로 접착될 수 있다. 그 결과, 외부 전기 커넥터(300)는 PV 모듈(102)에 직접 구축되어 PV 모듈(102)의 PV 셀(110)로부터 외부 케이블(106) 및/또는 패널 외부 전자 장치(104)(도 1)가 있는 외부 연결 포인트로 전류를 전달한다.
도 8을 참고하면, 본원의 일 실시예에 따른 모듈 라미네이트 상에 장착된 플러그 리셉터클이 있는 모듈 프레임의 사시도가 도시된다. 외부 전기 커넥터(300)는 모듈 라미네이트(108)의 배면 층(204)을 통해 외부 연결 포인트로 전류를 유입시키는 커넥터의 맥락에서 상기 설명되었다. 그러나 외부 전기 커넥터(300)는 임의의 방향으로 PV 셀(110)로부터 전류를 유입시킬 수 있다. 일 실시예에서, 하나 이상의 플러그 리셉터클(302)은 모듈 라미네이트(108)의 측면 모서리(206)(숨겨진) 상에 장착된다. 예를 들어, PV 시스템(100)은 가령 지붕에 장착하기 위한 설치 장소에서 PV 모듈(102)을 지지하기 위해 모듈 라미네이트(108)의 측면 모서리(206)를 따라 장착된 모듈 프레임(802)을 포함할 수 있다. 모듈 프레임(802)은 여러 개의 플러그 리셉터클(302)을 포함할 수 있다. 즉, 플러그 리셉터클(302)은, 예를 들어, 프레임 성형 또는 주조 공정 동안 모듈 프레임(802)과 일체로 형성될 수 있다.
측면 모서리(206)를 따라 장착된 플러그 리셉터클(302)은 각기 해당되는 PV 셀 행(112) 또는 열(114)과 정렬될 수 있다. 예를 들어, 모듈 라미네이트(108)는 제1 셀 행(112A)을 따라 정렬된 PV 셀들의 제1 서브 스트링(116) 및 제2 셀 행(112B)을 따라 정렬된 PV 셀들의 제2 서브 스트링(116)을 포함할 수 있다. 제1 플러그 리셉터클(302)은 제1 셀 행(112A)과 정렬되어 제1 셀 행(112A)에 전기적으로 연결된 제1 접촉부(308)를 수용하고 제2 플러그 리셉터클(302)은 제2 셀 행(112B)과 정렬되어 제2 셀 행(112B)과 전기적으로 연결된 제2 접촉부(308)를 수용할 수 있다. 이와 같이, 통상적인 방식에서 전기적으로 직렬이 아니라 각기 해당되는 접촉부(308)가 전기적으로 연결되지 않을 수 있기 때문에 셀 행(112A, 112B)은 전기적으로 병렬일 수 있다. 따라서 외부 케이블(106) 및/또는 패널 외부 전자 장치(104)(도 1)에 의해 셀 행(112) 사이에 전기적 접속이 형성될 수 있다. 예를 들어, 외부 케이블(106)은 2개의 단부 각각에서 정합 커넥터를 포함할 수 있고, 정합 커넥터는 각기 해당되는 플러그 리셉터클(302)과 연결되어 직렬로 서브 스트링(116)을 전기적으로 연결시킬 수 있다. 대안으로, 정합 커넥터는 몇 개의 서브 스트링(116)의 각기 해당되는 플러그 리셉터클(302)과 연결될 수 있고, 바이패스 다이오드는 서브 스트링 (116)이 셧다운될 때 바이패스 다이오드를 통해 전류가 흐를 수 있도록 바이패스 다이오드를 하나 이상의 서브 스트링과 병렬로 배치하기 위해 외부 케이블(106)과 전기적으로 직렬로 연결될 수 있다.
도 9을 참고하면, 본원의 일 실시예에 따른 모듈 라미네이트 상의 측면 모서리에 장착된 접촉부의 사시도가 도시된다. 접촉부(308)는 PV 모듈(102)의 측면 모서리(206)를 따라 장착될 수 있다. 특히, 접촉부 기부(602)는 모듈 라미네이트(108)와 연결되기 위한 클립 구조, 예컨대, U자형 단면 구조를 가질 수 있다. 접촉부 단자(502)는 모듈 라미네이트(108)로부터 측 방향 외측으로 연장될 수 있다. 일 실시예에서, 접촉부 단자(502)는 모듈 라미네이트(108)의 라미네이트 구조 내의 전기 전도체(208)에 전기적으로 연결된다. 대안으로, 전기 전도체(208)는 접촉부 기부(602)에 연결되도록 측면 모서리(206)로부터 외측으로 연장될 수 있다. 따라서 접촉부(308)는 PV 셀(110)로부터 외부 연결 포인트를 향해 측 방향 외측으로 전류를 전달할 수 있다.
도 10을 참고하면, 본원의 일 실시예에 따른 모듈 라미네이트 상에 장착된 플러그 리셉터클이 있는 모듈 프레임의 단면도가 도시된다. 모듈 프레임(802)은 측면 모서리(206)를 따라 장착된 접촉부(308) 위에 설치될 수 있다. 예를 들어, 외부 전기 커넥터(300)의 플러그 리셉터클(302)은 측면 모서리(206)에 부착하기 위한 장착 케이싱(1002)을 포함할 수 있다. 보다 구체적으로, 장착 케이싱(1002)은 모듈 프레임(802)에 통합될 수 있고, 접촉부 기부(602) 주위의 정해진 위치에 클릭될 수 있는 크기 및 형태를 가질 수 있다. 즉, 장착 케이싱(1002)은 접촉부 채널(1004) 주위에 U자형 단면 구조를 가질 수 있고, 접촉부 채널(1004)은 접촉부(308)의 접촉부 기부(602)를 수용할 수 있는 크기일 수 있다. 일 실시예에서, 실리콘계 접착제와 같은 필러가 장착 케이싱(1002)과 모듈 라미네이트(108) 사이의 공간을 채우기 위해 접촉부 채널(1004) 내에 배치될 수 있다. 접착제 필러는 모듈 프레임(802)을 모듈 라미네이트(108)에 고정시킬 수 있고 모듈 라미네이트(108) 주위를 밀폐하여 접촉부 채널(1004) 및 패널 내 모듈 회로쪽으로 물 유입을 방지할 수 있다.
장착 케이싱(1002)은 플러그 케이싱(306) 내의 플러그 채널(402)로부터 기부 벽 (406)의 대향 측면 상의 접촉부 채널(1004)을 둘러쌀 수 있다. 따라서 플러그 리셉터클(302)은 장착 케이싱(1002)이 모듈 라미네이트(108)를 스트래들할 때 기부 벽(406)의 접촉부 슬롯(408)을 통해 접촉부 단자(502)를 수용할 수 있다. 이러한 경우에, 접촉부 기부(602)는 기부 벽(406)과 측면 모서리(206) 사이의 접촉부 채널(1004)에 유지될 수 있고, 접촉부 단자(502)는 접촉부 슬롯(408)을 통해 플러그 채널(402) 내로 연장될 수 있다. 따라서 모듈 프레임(802)을 접촉부(308) 위 모듈 라미네이트(108)의 측면 모서리(206)와 연결시킴으로써, 외부 전기 커넥터(300)가 모듈 라미네이트(108)의 측면 모서리(206)를 따라 형성된다.
모듈 프레임(802)이 여러 개의 플러그 리셉터클(302)을 포함 할 때, 측면 모서리(206)를 갖는 연결 모듈 프레임(802)은 PV 모듈(102)의 각기 해당되는 서브 스트링과 맞추어 정렬된 여러 개의 외부 전기 커넥터(300)를 형성할 수 있다. 즉, 모듈 프레임(802)이 측면 모서리(206) 위 정해진 위치로 클릭될 때, 제2 플러그 리셉터클(302)은 제2 PV 셀 서브 스트링(116)에 전기적으로 연결된 제2 접촉부(308)를 통해 모듈 라미네이트(108) 상에 장착될 수 있다. 제2 접촉부(308)는 제2 플러그 리셉터클(302)의 기부 벽(406) 내의 접촉부 슬롯(408)을 통해 연장될 수 있다. 따라서 제1 외부 전기 커넥터(300)는 단일 프레임 장착 작업에서 제2 외부 전기 커넥터(300)와 동시에 형성될 수 있다.
도 11을 참고하면, 본원의 일 실시예에 따른 모듈 라미네이트에 부착된 장착 케이싱을 갖는 플러그 리셉터클의 단면도가 도시된다. 플러그 리셉터클(302)은 기부 벽(406)의 제1 측면 상 플러그 채널(402) 주위의 플러그 케이싱(306) 및 기부 벽(406)의 대향 측면 상 접촉부 채널(1004) 주위의 장착 케이싱(1002)을 포함할 수 있다. 일 실시 예에서, 장착 케이싱(1002)은 모듈 리셉터클(302)과 모듈 라미네이트(108) 사이에 접촉부 채널(1004)을 제공하기 위해 모듈 라미네이트(108)의 측면 모서리(206)에 직접 부착된다. 따라서 전기 전도체(208)는 측면 모서리(206)를 통해 접촉부 채널(1004)로 라우팅될 수 있다. 또한 전기 전도체(208)는 접촉부 채널(1004) 내에서 접혀서 보호될 수 있다. 결과적으로, 전기 전도체(208)는 접촉이 완료된 후에 더 낮은 프로파일로 접힐 수 있기 때문에 실행하기가 더 용이한 접촉부(308)에 어셈블리를 할 수 있는 충분한 길이를 가질 수 있다.
전기 전도체(208)는 접촉부 채널(1004)을 통해 접촉부(308)가 있는 연결 포인트로 라우팅될 수 있다. 일 실시예에서, 접촉부(308)는 접촉부 기부(602)가 모듈 라미네이트(108)의 측면 모서리(206) 주위로 연장되고 접촉부 단자(502)가 플러그 채널(402) 내로 연장되는 프로파일을 갖는다. 접촉부 기부(602) 일부는 전면 층(202)에 평행할 수 있고, 접촉부 단자(502)는 접촉부 기부(602)로부터 상향 연장될 수 있다. 장착 케이싱(1002)은 접촉부 기부(602)와 유사한 프로파일을 가질 수 있다. 즉, 장착 케이싱(1002)은 모듈 라미네이트(108)의 측면 모서리(206)를 감쌀 수 있다. 일 실시예에서, 접촉부 기부(602)는 장착 케이싱(1002)에 내장된다. 예를 들어, 접촉부 기부(602)는 플라스틱 장착 케이싱(1002) 내에 오버 몰딩된 금속 구성요소일 수 있다. 따라서 장착 케이싱(1002) 및/또는 접촉부 기부(602)는 모듈 라미네이트(108)에 대해 외부 전기 커넥터 (300)를 고정하기 위해 측면 모서리(206) 상에 클립될 수 있다.
전류는 측 방향으로 PV 모듈(102)로부터 수평 방향 외측으로 전달될 수 있고 접촉부 단자(502)는 측 방향에 대해 직각으로 전방 또는 후방 대면 방향으로 전류를 수직 상향으로 전달할 수 있다. 따라서 외부 전기 커넥터(300)는 PV 모듈(102) 상의 임의의 위치에 장착되어 하나 이상의 PV 셀 서브 스트링(116)으로부터 라우팅 방향, 예를 들어, 수평 방향으로 전류를 전달할 수 있으며, 외부 전기 커넥터(300)는 라우팅 방향과 다른 방향, 예를 들어, 수직 방향으로 정합 커넥터를 수용하는 형태를 가질 수 있다.
도 12를 참고하면, 본원의 일 실시 예에 따른, 외부 전기 커넥터를 갖는 PV 모듈을 제조하는 방법의 흐름도가 도시된다. 작업(1202)에서, PV 셀(110), 전기 전도체(208) 및 접촉부(308)는 PV 모듈(102)의 전면 층(202)과 배면 층(204) 사이에 연결될 수 있다. 특히, PV 셀(110), 전기 전도체(208) 및 접촉부 기부(602) 사이의 전기적 연결은 모듈 라미네이트(108) 내에 형성될 수 있다. 전기 연결에는 구성요소 간의 물리적 연결이 포함될 수 있다. 예를 들어, 연결 PV 셀(110), 전기 전도체(208) 및 접촉부(308)는 전기 전도체(208)에 접촉부 기부(602)를 용접 또는 납땜하는 것 및/또는 PV 셀(110)에 전기 전도체(208)를 용접 또는 납땜하는 것을 포함할 수 있다. 그러나 전기 연결은 용접 또는 납땜 접합없이 구성요소의 물리적 접촉을 통해 형성될 수 있다. 예를 들어, 라미네이션 공정은 접촉부 기부(602)와 전기 전도체(208) 사이에 충분한 압력을 가하여 전기 접속을 형성할 수 있고, 이차 용접이 불필요하도록 보호제에 의해 구성요소를 접촉 상태로 유지할 수 있다.
상기 설명에서, 접촉부(308)는 배면 시트 개구(606)를 통해 전기 전도체(208)가 있는 접촉부에 삽입될 수 있다. 대안으로, 전기 전도체(208) 및 접촉부(308) 사이의 물리적 연결은 모듈 축적에 배면 층(204)을 추가하기 전에 형성될 수 있다. 예를 들어, 작업(1204)에서, PV 셀(110), 전기 전도체(208) 및 접촉부(308)는 전면 층(702)과 배면 층(202) 사이의 보호제에 의해 일체로 고정되고 둘러싸일 수 있다. 보호제(702)의 제1층은 전면 층(202)과 PV 셀(110) 사이에 적층될 수 있으며, 보호제(702)의 제2 층은 PV 셀(110)의 배면과 전기 접속된 전기 전도체(208) 및 접촉부 기부(602) 위에 적층될 수 있다. 그런 다음, 배면 시트 개구(606)가 접촉부 단자(502)와 맞추어 정렬되도록 제2 보호제(702)가 전면 층(202)과 배면 층(204) 사이에 샌드위치되도록 배면 층(204)이 설치될 수 있다. 보호제(702)가 전면 층(202)과 배면 층(204) 사이에서 압착될 때, 이는 라미네이트 구조 내의 패널 내 모듈 회로 주위에 균등하게 퍼질 수 있다. 따라서 접촉부 기부(602)는 전면 층(202)과 배면 층(204) 사이에 밀폐될 수 있으며, 접촉부 단자(502)는 배면 시트 개구(606)를 통해 모듈 라미네이트(108) 외부의 연결 포인트까지 외부로 연장될 수 있다.
일 실시예에서, 접촉부 단자(502)는 상기 설명한 밀폐 작업 동안 보호된다. 예를 들어, 접촉부 단자(502)는 PV 셀(110), 전기 전도체(208) 및 접촉부(308)를 보호제(702)로 둘러싸기 전에 보호기로 커버할 수 있다. 예를 들어, 보호기는 전면 층(202)과 배면 층(204) 사이에서 보호제(702)를 압착하기 전에 접촉부 단자(502) 위에 배치되는 전기 절연 캡일 수 있다. 따라서 보호제(702)에 압력이 가해지면 보호제(702)가 리플로우되어 패널 내 모듈 회로를 둘러싸도록 하기 위해, 보호 캡은 접촉부 단자(502)를 절연시켜 접촉부 단자(502)를 코팅되지 않은 전기 전도성 상태로 유지할 수 있다.
작업(1206)에서, 보호제(702)는 경화될 수 있다. 경화는 열 처리를 통하거나 보호제(702)의 자외선 조사에 의해 실행될 수 있다. 따라서 보호제(702)는 라미네이트 구조를 일체로 결합시키고 PV 셀 서브 스트링(116)에 전기적으로 연결된 상태로 패널 내 모듈 회로, 예를 들어 접촉부(308)를 유지하도록 경화될 수 있다.
작업(1208)에서, 플러그 리셉터클(302)은 배면 층(204)에 장착될 수 있다. 예를 들어, 접촉부 슬롯(408)을 통해 접촉부 단자(502)를 통과시킴으로써 플러그 리셉터클(302)은 접촉부(308) 위에 삽입될 수 있다. 플러그 리셉터클(302)의 기부(310)는 배면 층(204)의 배면 표면(304)에 부착될 수 있다. 접착제(704)는 플러그 리셉터클(302)과 배면 층(204) 사이의 접착을 형성하기 위해 사용될 수 있다. 즉, 플러그 리셉터클(302)과 배면 층(204) 사이에 접착제(704)가 도포될 수 있고, 접착제(704)가 경화되어 구성요소들 사이에 접착을 형성할 수있다. 상기 설명에서, 접착제(704)는 보호제(702)와 동일한 물질일 수 있으므로 보호제(702)가 전면 층(202)과 배면 층(204) 사이에 도포되고 경화되는 것과 동시에 도포되고 경화될 수 있다. 대안으로, 라미네이션 공정에 의해 모듈 라미네이트(108)가 형성된 후에 2차 작업으로서 접착제(704)가 도포되고 경화될 수 있다. 따라서 외부 케이블(106) 또는 패널 외부 전자 장치(104)의 정합 커넥터를 수용하기 위한 외부 전기 커넥터(300)를 갖는 PV 모듈(102)이 제조될 수 있다.
도 12에 도시된 바와 같이, 패널 외부 전자 장치용 전기 커넥터를 갖는 PV 모듈을 제조하는 방법의 작업은 상이한 순서로 수행될 수 있다. 예를 들어, 라미네이션 및/또는 경화 작업을 수행하기 전에 전기 회로 구성요소의 어셈블리가 공정의 전단부에서 수행될 수 있다.
작업(1202)에서, 배면 시트 개부(606)는 배면 층(204)에 형성되어 접착부(308) 삽입을 위한 구멍 또는 공간을 제공할 수 있다. 접촉부 기부(602)는 배면 시트 개구(606)에 삽입될 수 있고, 접촉부(308)는 전기 전도체(208)에 용접되거나 물리적 및 전기적으로 연결되어(또는 직접 PV 셀(100)에 연결되어) 셀 회로를 형성할 수 있다.
일 실시예에서, 작업(1208)은 작업(1202)을 즉시 따르거나, 플러그 리셉터클(302)은 배면 층(204)에 장착될 수 있다. 특히, 기부(310)는 배면 표면(304), 예를 들어, 접착제 접착에 의해 부착될 수 있다. 따라서 접착부 단자(502)는 접촉부 슬롯(408)을 통해 접촉부 채널(1004)을 통과할 수 있다. 따라서 라미네이션/경화 작업 동안 밀폐 작업을 완료하기 전에 PV 모듈(102)에 대한 외부 연결을 위한 전기 회로가 형성될 수 있다.
작업(1204)에서, PV 셀(110), 전기 전도체(208) 및 접촉부(308)는 전면 층(702)과 배면 층(202) 사이의 보호제에 의해 일체로 고정되고 둘러싸일 수 있다. 보호제(702)는 마찬가지로 플러그 리셉터클(302), 예를 들어, 기부(310)의 일부를 둘러쌀 수 있다. 그런 다음, 작업(1206)에서, 보호제(702)는 경화되어 라미네이션 공정을 완료할 수 있다. 경화된 보호제(702)는 전기적 전도체(208), 접촉부(308), 배면 층(204) 및 플러그 리셉터클(302)을 일체로 확실하게 접합시킬 수 있다. 따라서, 도 12의 작업은 패널 외부 전자 장치용 외부 전기 커넥터를 갖는 PV 모듈(102)을 제조하기 위해 다양한 순서로 수행될 수 있다.
상기 설명한 방법은 오늘날 사용되는 일반적인 모듈 제조 공정과 다를 수 있다. 기존의 방법은 PV 패널의 배면 시트 또는 모서리의 구멍을 통과하는 전기 리본을 갖는 PV 라미네이트를 형성한 다음 접착제를 사용하여 이미 라미네이트되고 경화된 PV 패널에 접합 상자를 부착하는 단계를 포함한다. 기존 제조 방법에 비해 상기 설명한 방법의 이점은 모듈 상 전자 장치를 PV 모듈(102)의 라미네이트에 내장할 수 있는 능력을 포함한다는 것을 알 수 있을 것이다. 예를 들어, 소형 마이크로 칩의 크기를 갖는 DC 옵티마이저는 제조 방법 동안 PV 모듈(102) 내에 내장되거나 PV 모듈(102) 상에 장착되고 전기 전도체(208)에 연결될 수있다. 패널 상의 전자 장치 내장 또는 장착은 라미네이션/경화 작업 전에 수행될 수 있다.
도 13를 참조하면, 본원의 일 실시예에 따른 광전지 모듈의 외부 전기 커넥터의 단면 사시도가 도시된다. 외부 전기 커넥터(300)는 플러그 리셉터클(302)을 보유하는 접촉부(308)를 포함할 수 있다. 보다 구체적으로, 상기 설명에서와 같이 모듈 라미네이트(108)에 접합될 수 있는 접촉부(308)는 PV 모듈(102)의 모듈 라미네이트(108)에 대해 상대적인 위치에 플러그 리셉터클(302)을 고정할 수 있다. 자체 보유 특징을 갖는 외부 전기 커넥터(300)의 구성 요소는 상기 설명과 유사할 수 있다. 예를 들어, 플러그 리셉터클(302)은 모듈 라미네이트(108)(도시되지 않음) 상에 장착된 기부(310) 및 외부 플러그를 수용하기 위한 플러그 채널(402)을 형성하도록 기부(310)로부터 연장되는 플러그 케이싱(306)을 포함할 수 있다. 또한 접촉부(308)는 접촉부 기부(602)로부터 연장되는 접촉부 단자(502)를 포함할 수 있다. 접촉부 기부(602)는 모듈 라미네이트(108) 내의 전기 전도체(208)(도시되지 않음)에 부착될 수 있으며, 접촉부 단자(502)는 접촉 슬롯(408)을 통해 접촉 채널(604)을 따라 플러그 채널(402) 내로 연장될 수 있다. 일 실시예에서, 접촉부 기부(602)의 적어도 일부분은 전면 층(202)과 배면 층(204) 사이에 유지될 수 있어서 보유력이 접촉부(502)에 가해질 수 있다. 특히, 예를 들어, 외부 케이블(106)에 부착된 플러그가 외부 전기 커넥터(300)로부터 뽑힐 때 접촉부(502)는 모듈 라미네이트(108)로부터의 제거에 저항할 수 있다.
일 실시예에서, 접촉부 단자(502)는 플러그 리셉터클(302)에 보유력을 전달할 수 있다. 예를 들어, 접촉부 단자(502)는 접촉부 축(604)으로부터 측 방향으로 연장되어 기부 벽(406) 위에 배치되는 하나 이상의 보유 탭(1302)을 포함할 수 있다. 예를 들어, 외부 케이블(106)의 플러그가 마찰 제거력을 플러그 케이싱(306)에 적용할 때, 제거력이 플러그 리셉터클(302)에 가해질 때, 기부 벽(406)은 보유 탭(들)(1302) 팁에 접촉할 수 있으므로, 보유 탭(들)(1302)은 모듈 라미네이트(108)에 대해 플러그 리셉터클 (302)을 유지하기 위해 기저 벽(406)상에서 하향으로 가압할 수 있다. 따라서 라미네이트 내 접촉부(308)는 플러그 리셉터클(302)에 의해 제공된 하우징을 하향으로 고정시킬 수 있다.
보유 탭(1302)은 도 13에 도시된 보유 상태로부터 삽입/제거 상태(도시되지 않음)로 내향으로 굽혀질 수 있다. 특히, 보유 탭(1302)은 보유 탭(1302)의 팁 사이의 거리가 접촉부 슬롯(408)의 폭보다 더 작아질 때까지 접촉부 축(604)을 향하여 측 방향 내측으로 굽혀질 수 있다. 따라서 보유 탭 (1302)은 보유 상태와 삽입/제거 상태 사이에서 보유 탭 (1302)을 이동시키기 위해 접촉부 단자(502) 위로 접촉부 슬롯 (408)을 미끄러지게 함으로써 플러그 리셉터클 (302)이 접촉부 단자(502) 위 모듈 라미네이트(108)에 장착되거나 제거될 수 있게 한다.
도 13의 보유 탭(1302)은 플러그 리셉터클(302)을 유지하기 위해 접촉부(308)에 통합될 수있는 보유 특징을 나타낸다. 즉, 보유 탭(1302)은 예시적이며 제한적인 것은 아니다. 대안 보유 특징이 고려될 수 있다. 예를 들어, 접촉부 단자(502)는 원통형 코어를 포함할 수 있고, 나사식 특징은 나사식 패스너 특징을 제공하도록 코어 둘레를 공전할 수 있다. 따라서 접촉부 슬롯(408)은 플러그 리셉터클(302)이 접촉부 단자(502) 상에 나사 결합되고 모듈 라미네이트(108)에 대해 유지되도록 정합 나사 표면을 가질 수 있다. 따라서 외부 전기 커넥터(300)의 다수의 대안 구성이 본 설명의 범위 내에서 고려될 수 있다.
보유 탭(1302)은 전도성 또는 비전도성일 수 있고 접촉부 단자(502)에 통합되거나 접촉부 단자(502)로부터 분리될 수 있다. 예를 들어, 접촉부 단자(502) 및 보유 탭(1302)은 모놀리식 전도성 형태의 분리된 부분, 예를 들어, 원하는 모양으로 절단되고 절곡된 금속 심과 같이 제조될 수 있으며, 따라서 둘 다 전기 전도성일 수 있다. 대안으로, 접촉부 단자(502)는 전기 전도성 물질로 제조될 수 있고, 보유 탭(1302)은 고분자 절연 재료로 형성될 수 있다. 보유 탭(1302)은 접촉부 단자(502) 상에 오버 몰드될 수 있다. 따라서 보유 탭은 보유 기능을 수행하기 위해 가요성 및/또는 탄력성을 위해 선택된 물질로 제조될 수 있으며, 접촉부 단자(502)는 전기 접속 기능을 수행하기 위해 전기 전도성을 위해 선택된 재료로 제조될 수 있다.
외부 전기 커넥터(300)의 보유 특징부는 모듈 라미네이트(108)의 배면 층(204)을 관통할 수 있다. 예를 들어, 보유 탭(1302)은 배면 층(204)에 형성된 개구를 통해 연장될 수 있고 모듈 라미네이트(108) 내에서 라미네이트될 수 있다. 따라서 보유력은 접촉부 기부(602)에 부착된 접촉부 단자(502) 및 보유 특징부를 통해 모듈 라미네이트(108)로부터 플러그 리셉터클(302)까지 전달될 수 있다.
외부 전기 커넥터를 갖는 PV 모듈에 대해 설명했다. 특정 구현예들이 전술되었지만, 특정 특징부에 대해 하나의 구현예만이 기술된 경우에도, 이들 구현예가 본 발명의 범위를 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 개시 내용에 제공된 특징부들의 예들은, 달리 언급되지 않는 한, 제한적이기보다는 예시적인 것으로 의도된다. 본 개시 내용의 이익을 갖는 당업자에게 명백한 바와 같이, 상기 설명은 이러한 대안예, 수정예 및 균등물을 포함하고자 하는 것이다.
본원에서 다루어지는 문제들 중 임의의 것 또는 전부를 완화하는지 여부에 관계없이, 본 개시 내용의 범위는 본원에 (명시적으로 또는 암시적으로) 개시된 임의의 특징 또는 특징들의 조합, 또는 이들의 임의의 일반화를 포함한다. 따라서, 본 출원(또는 이에 대해 우선권을 주장하는 출원)의 절차 진행 동안 임의의 이러한 특징들의 조합에 대해 새로운 청구항이 만들어질 수 있다. 특히, 첨부된 청구 범위와 관련하여, 종속 청구항으로부터의 특징들이 독립 청구항의 특징들과 조합될 수 있고, 각각의 독립 청구항으로부터의 특징들이 단지 첨부된 청구범위에 열거된 특정 조합이 아닌 임의의 적절한 방식으로 조합될 수 있다.

Claims (20)

  1. 광전지(photovoltaic) 모듈로서,
    전면 층과 배면 층 사이의 전기 전도체에 전기적으로 접속된 광전지를 포함하는 모듈 라미네이트;
    모듈 라미네이트의 전면 층 또는 배면 층 상에 장착되고 플러그 채널 주위의 플러그 케이싱 및 플러그 채널에 맞추어 정렬된 접촉부 슬롯을 갖는 기부벽을 포함하는 플러그 리셉터클; 및
    전기 전도체에 부착되고 전면 층과 배면 층 상에 위치된 접촉부 기부 및, 접촉 슬롯을 통해 플러그 채널 내로 연장되고 접촉부 기부에 수직인 접촉부 단자를 포함하는 접촉부를 포함하고,
    상기 접촉부 단자는 접촉부 축에 대해 단자 강성을 가지며, 전기 전도체는 전도체 축에 대해 전도체 강성을 가지며, 상기 접촉부 단자의 단자 강성이 전도체 강성보다 더 크도록 상기 접촉부 단자가 기부벽에 의해 지지되고
    모듈 라미네이트는 광전지를 포함하는 광전지의 제1 서브 스트링 및 제2 광전지를 포함하는 광전지의 제2 서브 스트링을 포함하고, 모듈 라미네이트에 장착된 제2 플러그 리셉터클 및 제2 광전지에 전기적으로 연결되고 제2 플러그 리셉터클을 통해 연장되는 제2 접촉부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 광전지 모듈.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서, 접촉부 단자는 접촉부 단면적을 포함하고, 접촉부 슬롯은 슬롯 단면적을 포함하고, 접촉부 단면적은 슬롯 단면적보다 더 작으며, 슬롯 단면적에 포함되는 것을 특징으로 하는 광전지 모듈.
  4. 제3항에 있어서, 플러그 리셉터클은 배면 층의 배면 표면 상에 장착되고, 접촉부 기부는 후면 표면에 평행하며, 접촉부 단자는 후면 표면에 직각인 것을 특징으로 하는 광전지 모듈.
  5. 제4항에 있어서,
    전면 층과 배면 층 사이의 접촉부 기부를 둘러싸는 보호제; 및
    플러그 리셉터클과 모듈 라미네이트 사이의 접착제를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 광전지 모듈.
  6. 제3항에 있어서, 모듈 라미네이트는 측면 모서리를 포함하고, 플러그 리셉터클은 측면 모서리 상에 장착되는 광전지 모듈.
  7. 제6항에 있어서, 플러그 리셉터클은 상기 측면 모서리에 부착된 장착 케이싱을 포함하고, 장착 케이싱은 플러그 채널로부터 기부 벽의 대향 측면 상의 접촉부 채널을 둘러싸고, 접촉부 기부는 접촉부 채널 안에 있는 것을 특징으로 하는 광전지 모듈.
  8. 삭제
  9. 제1항에 있어서, 모듈 라미네이트의 측면 모서리를 따라 장착된 모듈 프레임을 추가로 포함하고, 모듈 프레임은 플러그 리셉터클과 제2 플러그 리셉터클을 포함하고, 제2 접촉부는 제2 플러그 리셉터클의 제2 접촉부 슬롯을 통해 연장되는 것을 특징으로 하는 광전지 모듈.
  10. 광전지 시스템으로서,
    광전지 모듈로서,
    전면 층과 배면 층 사이의 전기 전도체에 전기적으로 접속된 광전지를 포함하는 모듈 라미네이트,
    플러그 채널 주위에서 플러그 케이싱을 포함하고, 모듈 라미네이트 상에 장착된 플러그 리셉터클, 및
    전기 전도체에 부착되고 전면 층과 배면 층 상에 위치된 접촉부 기부 및, 접촉 슬롯을 통해 플러그 채널 내로 연장되고 접촉부 기부에 수직인 접촉부 단자를 포함하는 접촉부를 포함하는, 광전지 모듈;
    패널 외부 전자 장치; 및
    접촉부와 패널 외부 전자 장치 사이에서 연장되고 이를 전기적으로 연결하는 외부 케이블을 포함하고,
    접촉부 단자는 접촉부 축에 대해 단자 강성을 가지며, 전기 전도체는 전도체 축에 대해 전도체 강성을 가지며, 상기 접촉부 단자의 단자 강성이 전도체 강성보다 더 크도록 상기 접촉부 단자가 기부벽에 의해 지지되고,
    모듈 라미네이트는 광전지를 포함하는 광전지의 제1 서브 스트링 및 제2 광전지를 포함하는 광전지의 제2 서브 스트링을 포함하고, 모듈 라미네이트에 장착된 제2 플러그 리셉터클 및 제2 광전지에 전기적으로 연결되고 제2 플러그 리셉터클을 통해 연장되는 제2 접촉부를 더 포함하며,
    플러그 리셉터클은 플러그 채널에 ?추어 정렬된 접촉부 슬롯을 갖는 기부 벽을 포함하고, 접촉부 단자는 접촉부 슬롯을 통해 플러그 채널로 연장되고,
    플러그 리셉터클은 배면 층의 배면 표면 상에 장착되고, 접촉부 기부는 후면 표면에 평행하며, 접촉부 단자는 후면 표면에 직각인 것을 특징으로 하는 광전지 시스템.
  11. 삭제
  12. 삭제
  13. 제10항에 있어서,
    전면 층과 배면 층 사이의 접촉부 기부를 둘러싸는 보호제; 및
    플러그 리셉터클과 모듈 라미네이트 사이의 접착제를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 광전지 시스템.
  14. 삭제
  15. 제10항에 있어서, 모듈 라미네이트의 측면 모서리를 따라 장착된 모듈 프레임을 추가로 포함하고, 모듈 프레임은 플러그 리셉터클과 제2 플러그 리셉터클을 포함하고, 제2 접촉부는 제2 플러그 리셉터클의 제2 접촉부 슬롯을 통해 연장되는 것을 특징으로 하는 광전지 시스템.
  16. 제10항에 있어서, 패널 외부 전자 장치는 하나 이상의 바이패스 다이오드, 마이크로 인버터 또는 DC 옵티마이저를 포함하는 광전지 시스템.
  17. 외부 전기 커넥터를 갖는 광전지 모듈을 제조하는 방법에 있어서,
    전면 층과 배면 층 사이에서 광전지, 전기 전도체 및 접촉부를 연결하고, 접촉부는 전면 층과 배면 층 사이의 접촉부 기부 및 배면 층을 통해 외부로 연장되는 접촉부 단자를 포함하는 단계;
    전면 층과 배면 층 사이의 보호제로 광전지, 전기 전도체 및 접촉부를 둘러싸는 단계;
    보호제를 경화하는 단계; 및
    접촉부 슬롯을 갖는 플러그 리셉터클을 배면 층에 부착하고, 접촉부 단자는 접촉부 슬롯을 통해 연장되는 단계를 포함하고,
    접촉부 단자는 접촉부 축에 대해 단자 강성을 가지며, 전기 전도체는 전도체 축에 대해 전도체 강성을 가지며, 상기 접촉부 단자의 단자 강성이 전도체 강성보다 더 크도록 상기 접촉부 단자가 기부벽에 의해 지지되는 것을 특징으로 하는 방법.
  18. 제17항에 있어서,
    광전지, 전기 전도체 및 접촉부를 보호제로 둘러싸기 전에 보호기로 접촉부 단자를 덮는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  19. 제17항에 있어서, 플러그 리셉터클을 부착하는 단계는 플러그 리셉터클과 배면 층 사이에 접착제를 도포하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  20. 제19항에 있어서, 광전지, 전기 전도체 및 접촉부를 연결하는 단계는 접촉부 기부를 전기 전도체에 용접하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
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