KR19980019209A - 콤비네이션형 태양 전지 및 지붕 유니트와 그 장착 방법(Combination Solar Battery and Roof Unit and Mounting Method Thereof) - Google Patents

콤비네이션형 태양 전지 및 지붕 유니트와 그 장착 방법(Combination Solar Battery and Roof Unit and Mounting Method Thereof) Download PDF

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기미또시 후까에
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다께시 다까다
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미따라이 후지오
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Abstract

지붕 유니트는 대향된 양 측면에 플랜지를 각각 가지는 다수의 콤비네이션형 태양 전지 및 지붕 판넬이 결합/고정 부재 상에 틈새를 가지고 서로 인접하게 배치되고, 인접한 콤비네이션형 태양 전지 및 지붕 판넬은 제거 가능한 고정 수단에 의해 상기 틈새에서 상기 결합/고정 부재에 고정되며, 제거 가능한 캡은 상기 틈새의 상부 부분에 배치되는 그러한 배열로 구성된다. 이 배열은 작업 위치에서의 작업을 단순화하고, 건축 비용을 감소시키며, 또한 작업 실수를 감소시킨다. 부가적으로, 각각의 모듈의 측정 또는 교체는 장착된 후에도 이루어 질 수 있고, 따라서 정비성에서는 물론 바람에 대한 내구성에서도 탁월한 실용적인 수직 루핑(roofing) 지붕을 제공한다.

Description

콤비네이션형 태양 전지 및 지붕 유니트와 그 장착 방법
본 발명은 콤비네이션형 태양 전지 및 지붕 부재를 사용하는 일반 주택용 지붕과 그의 장착 방법에 관한 것이다. 특히, 본 발명은, 예를 들면, 오리목 시임 구조(수직 루핑 지붕(roofing roof))의 지붕과 같이 수직한 방향으로 지붕 판넬을 장착함으로써 구성된 지붕과 그의 장착 방법에 관한 것으로, 태양 전지 및 지붕 판넬의 콤비네이션형 구조에서 일어나는 특별한 문제를 해결하기 위해 수직 루핑 지붕에 대해, 그리고 그의 장착 방법에 대해 몇 가지 제안을 제시한다.
여기에는 주로 태양 전지를 지붕 상에 배치하기 위한 두 가지 방법이 있다. 그 중 하나는 현재의 지붕 상에 태양 전지를 장착하기 위한 방법이고, 다른 하나는 태양 전지 자체를 지붕으로서 배치하기 위한 방법이다.
전자의 방법에 있어서, 태양 전지는 현재의 지붕 상에 몇 가지의 프레임을 사용함으로써 설치되고, 이에 따라서 종래의 태양 전지 모듈은 그대로 사용될 수 있다. 그러나, 설치 비용이 높고 외관이 빈약하다. 그러므로, 후자의 방법이 최근에 관심을 끌고 있다.
후자의 방법에 관하여, 지붕의 다양한 장착 방법이 일반적으로 오랫동안 공지되어 있다. 종래의 장착 방법은 대충 플랫 루핑, 스탠딩 시임 루핑, 오리목 시임 루핑, 물결형 시이트 루핑, 접혀진 시이트 루핑, 수평 루핑, 타일 루핑, 웰드 루핑 등으로 분류된다. 이들 중, 접혀진 시이트 루핑과 물결형 시이트 루핑은 공장과 창고에서 주로 사용되며, 일반 주택에 대한 대부분의 장착 방법은 타일 루핑(평 타일 루핑을 포함), 오리목 시임 루핑, 수평 루핑 및 그의 변형이다.
일반 주택에 대한 태양 전지를 사용하는 그러한 방법의 종래 기술의 실예는 일본 공개 특허 공보 제5-55618호(타일 루핑), 일본 공개 특허 공보 제59-152670호(수평 루핑), 일본 공개 특허 공보 제7-302924호(수평 루핑), 일본 공개 특허 공보 제7-211932호(오리목 시임 루핑), 미국 특허 제5,092,939호(오리목 시임 루핑) 및 미국 특허 제4,189,881호(수직 루핑)를 포함한다.
도13 및 도14는 일본 공개 특허 공보 제7-211932호에 기술된 오리목 시임 지붕 구조를 도시하며, 이것은 오리목(batten)이 지붕 판넬들의 사이에 끼워지기 때문에 오리목을 갖는 오리목 시임 루핑으로 불려진다. 루핑 방법은 다음과 같이 수행된다.
(1) 도시되지 않은 서까래(rafter)가 도시되지 않은 도리(purlin) 상에 장착된다.
(2) 지붕 깔판(101)은 도리들의 위 및/또는 사이에 배치되며 못 등에 의해 서까래에 고정된다.
(3) 바닥 깔개(underlayment)(102)는 지붕 깔판의 위에 놓여진다.
(4) 스페이서(S)는 못(N)으로 바닥 깔개(102) 상에 고정된다.
(5) 오리목(M)은 못(N)으로 스페이서(S) 상에 고정된다.
(6) 다음에 접어 포갬으로써 처리된 콤비네이션형 태양 전지 및 지붕 판넬은 오리목(M)과 스페이서(S)의 스텝 상에 배치되며 배선 작업은 후방 표면측 상에 접속 커넥터(106)에 대해 수행된다.
(7) 배선이 완료된 후, 캡(107)은 각각의 오리목(M)의 헤드와 그의 양 측면 상의 지붕 판넬의 접어 포개진 부분의 수직한 부분을 핀치하도록 오리목(M)위에 놓여진다.
(8) 다음에 캡(107)과 함께 콤비네이션형 태양 전지 및 지붕 판넬(103)은 도14에 도시된 바와 같이 납작한 못(R)의 사용에 의해 오리목(M)에 고정된다.
전술한 것은 오리목이 있는 오리목 시임 루핑 방법이다.
도15는 오리목이 상술한 오리목 시임 루핑으로부터 제외되기 때문에, 오리목이 없는 오리목 시임 루핑으로 불리는, 미국 특허 제4,189,881호에 기술된 바와 같은 오리목 시임 루핑의 또 다른 전형적인 지붕 구조를 도시한다.
(1) 도시되지 않은 서까래가 도시되지 않은 도리 상에 장착된다.
(2) 지붕 깔판(101)은 도리들의 위(사이)에 배치된다.
(3) 도시되지 않은 바닥 깔개는 지붕 깔판(101)의 위에 놓여진다.
(4) 각각의 태양 전지가 그 위에 장착된 지붕 판넬(103)은 각각의 지지 클립이 지붕 판넬의 수직한 부분을 포착하는 동안, 못(N)으로 지붕 깔판에 고정되는 그러한 방식으로 관통 지지 클립(104)의 사용에 의해 고정된다.
(5) 지붕 판넬의 후방면으로부터 안내된 배선(C)은 관통 지지 클립(104)에서 소정 틈새에서 설치된다.
(6) 캡(107)은 고정될 관통 지지 클립(104)의 위에 배치된다.
전술한 것은 오리목 없는 오리목 시임 루핑이다.
그러나, 상술한 바와 같은 지붕 자재의 장착 방법은 종래에 수행된 지붕 자재의 부설 작업에 부가하여 배선 작업을 요하며, 이것은 장착 작업을 복잡하게 하고, 따라서 건축 비용의 상승 문제를 야기한다. 일본 공개 특허 공보 제7-211932호에 기술된 바와 같이 장착하는 경우에, 각각의 태양 전지의 출력을 측정하기 위한 방법이 없다. 태양 전지의 일부에 고장이 일어난 경우, 고장난 전지를 발견하기가 용이하지 않다. 비록 이들이 발견되었다고 해도, 각각의 태양 전지의 교체는 큰 어려움을 수반하며, 따라서 정비하는데 문제가 제기된다.
이것과 대비하여, 미국 특허 제4,189,881호에 예시된 바와 같은 오리목 없는 오리목 시임 루핑에서, 배선은 지지 클립과 커버와의 사이에 배치될 수 있고, 장착이 완료된 후에도, 배선 부분은 커버를 제거함으로써 노출될 수 있다. 따라서, 이것은 정비가 용이하다는 장점을 갖는다. 그러나, 지붕 장착 구조는 또한 배선 연결 작업을 수반하며, 장착 역시 복잡하다. 특히, 지붕 상의 작업이 고가이기 때문에, 비용의 감소를 실현하기 위해 작업의 단순화가 요구되어 왔다.
이 점에 관하여, 미국 특허 제5,092,939호는 작업을 단순화하고, 지붕 판넬을 미리 조립체로 결합시켜서 이 조립체를 지붕 위에 일괄하여 배치함으로써 비용을 감소시키기 위한 제안을 제시하였다. 그러나, 이 조립체는 도16 및 도17에 도시된 바와 같이 H 비임 위에 고정된 지붕 판넬(103)을 바로 수집한 것이며, 따라서 이 조립체는 조립체의 내측에서 이것을 지붕 구성 부재에 고정시키기 위한 수단을 가질 수 없다. 따라서, 이것은 바람에 대한 내구성이 지붕의 기본적인 성능임에도 불구하고, 바람에 대한 내구성이 빈약하다는 문제를 가진다. 이 문제는 하나의 지붕 판넬의 크기를 증가시켜 더욱 심각해 지며 경량의 금속 지붕 등의 경우에 중앙부의 융기 현상을 초래할 것이다.
부가적으로, 배선 부품(C)이 미국 특허 제5,092,939호에서 도16에 도시된 바와 같이 지붕 판넬(103)의 아래에 놓여지므로, 결함이 있는 지붕 판넬을 분류하기란 불가능하며, 조립 구조 때문에, 결함이 있는 지붕 판넬의 교체를 위해 지붕 조립체 전체가 제거될 필요가 있다. 그러므로, 정비하기가 어렵다.
본 발명은 이들 문제점들의 관점에서 상술한 아이디어에 비해 상당히 진보된 것이며, 따라서 작업 위치에서의 작업을 단순화하기 위해, 건축 비용이 낮고, 작업 실수를 감소시킬 수 있고, 장착 후 각 모듈 유니트의 측정 및 교체를 허용하며, 지지력과 바람에 대한 내구성이 탁월한 실용적인 수직 루핑 지붕 및 그의 장착 방법을 제공한다.
도1은 본 발명의 제1 실시예에서의 장착을 예시하기 위한 설명도.
도2는 도1의 연결부의 횡단면도.
도3은 제1 실시예에서 사용된 태양 전지의 횡단면도.
도4는 제1 실시예에서 사용된 콤비네이션형 태양 전지 및 지붕 판넬의 횡단면도.
도5는 제1 실시예가 지붕 상에 장착된 태양 전지의 배선도.
도6은 본 발명의 제2 실시예에서의 장착을 예시하기 위한 설명도.
도7은 도6의 연결부의 횡단면도.
도8은 본 발명의 제3 실시예에서의 장착을 예시하기 위한 설명도.
도9는 도8의 연결부의 횡단면도.
도10은 본 발명의 제4 실시예에서의 장착을 예시하기 위한 설명도.
도11은 도10의 연결부의 횡단면도.
도12는 본 발명의 공기 순환 시스템을 도시한 도면.
도13은 종래의 실예에서 오리목 시임 지붕(batten seam roof)을 오리목에 장착하는 것을 도시한 설명도.
도14는 도13의 연결부의 횡단면도.
도15는 종래의 실예에서 오리목 없는 오리목 시임 지붕을 장착하는 것을 도시한 설명도.
도16은 종래의 실예에서의 콤비네이션형 태양 전지 및 지붕 조립체 유니트의 설명도.
도17은 도16의 연결부를 도시하는 도면.
도면의 중요 부분에 대한 부호의 설명
100 : 유니트101 : 지붕 깔판(sheathing roof board)
102 : 바닥깔개(underlayment)103 : 지붕 판넬
104 : 지지 클립106 : 접속 커넥터
107 : 캡109 : 도리(purlin)
110 : 서까래(rafter)120 : 단자 박스(junction box)
상기 목적을 성취하기 위해, 본 발명은 다음의 수단을 채용했다.
(1) 다수의 콤비네이션형 태양 전지 및 지붕 판넬이 다수의 콤비네이션형 태양 전지 및 지붕 판넬들의 사이의 틈새에서 고정구에 의해 고정 부재 상에 고정된다.
(2) 지붕 구성 부재는 고정 부재로서 사용된다.
(3) 콤비네이션형 태양 전지 및 지붕 판넬의 태양 전지의 출력 단자는 틈새에서 서로 접속된다.
본 발명에 따라서 상기 수단에 의해 다음의 기능적인 효과가 기대될 수 있다.
(1) 조립체 유니트를 채용함으로써, 작업 위치에서 종래부터 수행된 설비 작업 및 전기 배선 작업이 공장에서 수행될 수 있으며, 이것은 작업 위치에서의 고비용 장착 작업을 크게 감소시킬 수 있다. 조립체 구조에도 불구하고, 각각의 콤비네이션형 태양 전지 및 지붕 판넬은 정지 부재에 대한 고정구를 제거함으로써 장착 후에도 쉽게 제거될 수 있으며, 따라서 정비성이 향상된다.
그러한 장착 및 지붕 부재의 확장 시에 발생되는 바람에 대한 빈약한 내구성 문제는, 조립체 유니트가 콤비네이션형 태양 전지 및 지붕 판넬들 사이의 틈새에서 지붕 구성 부재에 고정될 수 있기 때문에, 본 발명에 따라 조립체 유니트에 의해 해결된다. 그러므로, 바람에 대한 내구성은 이전과 같은 수준으로 유지될 수 있다.
(2) 조립체 유니트가 지붕 구성 부재에 일체로 결합되는 배열에 의해, 건물에서 지붕을 형성하는데 새 부재들이 불필요하며, 따라서 지붕이 낮은 비용으로 구성될 수 있다.
(3) 수직 루핑 지붕 판넬들의 사이의 틈새에 배선 부재들이 수집되는 배열에 의해, 장착 후의 정비성이 향상된다. 부가적으로, 전기 배선이 공장에서 미리 연결되므로, 어떠한 전기 접속 부재도 콤비네이션형 태양 전지 및 지붕 판넬들의 사이에 필요치 않으며, 이것은 배선 부재의 수를 감소시킬 수 있다.
[실시예]
(실시예 1)
도1 및 도2를 참조하여 본 발명의 콤비네이션형 태양 전지 및 지붕 유니트의 제조 방법을 설명한다.
먼저, 둘 또는 그 이상의 콤비네이션형 태양 전지 및 지붕 판넬(103)이 공장에서 지지 클립(104)과 스크류(111)로 결합/고정 부재(105) 상에 고정된다. 이때 결합/고정 부재들 위에 틈새가 제공된다. 각각의 지지 클립(104)에는 유니트(100)를 지붕에 고정하기 위한 드릴 스크류(108)가 삽입되는 구멍(112)이 제공된다.
다음에, 각각의 단자 박스(120)에서 나온 도선(121)의 커넥터(106)는 인접한 지붕 판넬(103)들 사이에서 연결된다. 이를 위해, 단자 박스(120)는 지붕 판넬(103)의 플랜지에 부착되지만, 지붕 판넬의 후방측 상에는 부착되지 않는다.
최종 단계에서, 캡(107)이 장착되고, 수직 방향에서 제거할 수 있는 캡(107)과 수평 비임(도시되지 않음)이 고정되고, 따라서 유니트(100)가 완성된다. 수평 비임은 유니트(100)가 운반 및 장착 중에 변형되는 것을 방지하기 위한 것이다.
[장착 방법]
다음에, 도1을 참조하여 유니트(100)의 장착 방법이 설명될 것이다.
유니트(100)는 모두 트럭 등에 의해 작업 위치로 운반되어 다음 순서로 장착된다.
(1) 서까래(110)가 주택의 도리(109)에 부착된다.
(2) 지붕 깔판(sheathing roof board)(101)가 서까래(110)들 위에 설치된다.
(3) 바닥 깔개(102)가 지붕 깔판(101) 위에 놓여진다.
(4) 첫번째 유니트(100)가 크레인과 같은 그러한 리프팅장치를 사용하여 바닥 깔개 상에 지붕의 가장자리의 부근에서 일시적으로 배치된다.
(5) 이렇게 장착된 유니트(100)의 캡(107)이 이동되고 긴 드릴 스크류(108) 등이 지붕 깔판(101)의 아래에서 결합/고정 부재(105)의 상부로부터 서까래(110)속으로 나사 결합된다.
(6) 유니트(100)가 고정된 후, 캡(107)이 다시 그곳에 배치 및 고정된다.
(7) 유니트(100)들의 사이를 상호 연결하기 위해, 결합될 다른 유니트(100)는 유니트(100)들의 사이를 상호 연결하는데 사용하기 위한 지지 클립(104)에 의해 틈새를 조정하면서 (5)에서와 같은 절차로 고정된다.
(8) 고정 후 , 결합부는 지지 클립(104)에 의해 고정되고 배선은 결합부에서 이루어진다.
(9) 결합부는 결합부의 상부로부터 (5)에서와 같은 절차로 지붕 깔판(101)의 아래에서 서까래(110)에 고정된다.
(10) 캡(107)은 결합부 상에 배치 및 고정된다.
(11) (7) 내지 (10)의 절차가 반복되며, 이것에 의해 수직 루핑 지붕이 성공적으로 장착된다.
(12) 장착 후, 수평 비임이 이동되고, 따라서 수직 루핑 지붕의 장착이 완료된다.
유니트(100)들 사이에서의 연결을 위해, 각 유니트(100)의 출력부는 전과 같이 접속 커넥터(106)를 가지며, 배선 작업은 지붕 상에서 커넥터(106)들을 상호 접속함으로써 어떤 지그도 없이 수행될 수 있다.
본 실시예가 작업 위치에서 작업을 크게 감소시킬 수 있으므로, 건축 비용이 현저하게 감소될 수 있다. 지붕이 건조된 후, 지붕 판넬은 단일의 지붕 판넬로 건조된 종래의 지붕에서와 같은 방식으로 하나씩 교체될 수 있다. 태양 전지의 고장으로 인한 지붕 판넬의 교체에 관하여, 종래의 조립 판넬(미국 특허 제5,092,939호)과 달리 전체 지붕이 제거될 필요가 없다.
또한, 유니트(100)가 유니트(100)의 결합/고정 부재(105)의 상부로부터 지붕 구성 부재 상에 직접 고정되므로, 종래의 지붕의 강도에 필적하는 강도가 성취되기 때문에, 종래의 조립 판넬에서 문제로 되었던 바람에 대한 내구성이 약하다는 문제가 일어나지 않는다. 그러므로, 본 실시예는 주로 실용적인 지붕 장착을 실현한다.
부가적으로, 와이어 부재가 인접한 지붕 판넬(103)들 사이의 틈새에서 수집되는 배열에 의해, 장착 후의 지지 능력이 향상된다. 전기 와이어가 공장에서 미리 배선되므로, 배선 부재의 수를 감소시키는 지붕 판넬(103)들 사이에 어떤 전기적인 접속 부재도 필요로 하지 않으며, 따라서 낮은 비용을 실현시키기 위한 탁월한 효과가 성취된다.
본 실시예에 따른 수직 루핑 콤비네이션형 태양 전지 및 지붕 유니트는 지붕이 뼈대 건조 방법에 의해 건조된 주택의 지붕인 전술한 설명에 기초한 그의 장착 방법에 관하여 설명되었지만, 본 발명은 뼈대 건조 방법에 제한되지 않는다. 말할 필요도 없이 본 발명은 또한 예를 들면 한정된 건조 방법, 경량의 강 프레임을 이용한 조립식 간이 주택, 철근 콘크리트를 이용한 빌딩 등에 의해 건축된 주택에 적용될 수 있다.
본 발명은 태양 전지에 특유한 정비를 위한 것이다. 본 발명은 또한 복잡한 배선 작업 때문에 일어날 수 있는 장착 시의 에러를 방지하는 효과와 배선 부재의 수의 감소 때문에 일어날 수 있는 재료비를 감소하는 효과를 가진다.
[공기 순환 시스템에 대한 적용]
본 발명이 지붕 깔판(101)과 지붕 판넬(103)과의 사이로 공기를 도입할 수 있는 통풍 층을 가지는 구조에서 실현될 수 있으므로, 본 발명은 도12에 도시된 바와 같이 주택의 공기 순환 시스템에 적용될 수 있다. 도12에서, 화살표는 공기의 흐름을 표시한다. 겨울철에, 처마(150)를 통해 취해진 공기는 지붕 유니트(100)의 지붕 판넬(103)로부터 열전도에 의해 가열되는 통풍 층(151)을 통해 흐르며, 가열된 공기는 가열을 위해 사용되는 릿지(ridge)(152)를 거쳐 실내(153)로 들어온다. 집열 장치가 바닥의 아래에 제공될 수 있다. 공기를 강제로 순환시키기 위해, 팬(F)이 공기 흐름 통로의 중간에 제공된다. 여름철에, 처마(150)를 통해 취해진 공기는 지붕의 단열 기능을 향상시키기 위해 배기 포트(154)로부터 외측으로 방출되며, 이것에 의해 실내(153)의 환경이 안락하게 유지된다.
지붕 유니트(100)에서 발생된 전력은 DC 겸용기 박스(C)를 통해 인버터(I)로 공급된다. 태양 발전 시스템은 이러한 방식으로 구성된다. 인버터(I)에 의해 변환된 전력은 가정에서 팬(F)으로 또는 다른 로드(load)(155)로 공급된다.
본 실시예에서, 지붕 판넬(103)과 지붕 깔판(101)과의 사이에 틈새가 존재하며, 따라서 이 틈새의 공간보다 더 얇은 수평 비임이 틈새에 제공될 수 있다. 수평 비임이 유니트(100)의 변형을 방지할 수 있으므로, 본 실시예에서 채용된 제거 가능한 비임은 따라서 불필요해 진다. 그러므로, 지붕 상에서의 작업은 더욱 감소될 수 있다. 또한 말할 필요도 없이 고정 부재들만으로도 운반 및 장착 시의 변형에 저항하기에 충분한 강도를 가지는 한 제거 가능한 비임은 불필요하다.
[전기 배선의 실예]
도5는 본 발명의 지붕 유니트를 사용하는 경우의 전기 배선의 실예를 도시한다. 유니트(100)는 다수의 콤비네이션형 태양 전지 및 지붕 판넬(103)이 직렬로 접속되는 태양 전지 스트링(string)으로 이루어 지며, 하나의 태양 전지 스트링은 인버터의 입력 전압(예를 들면, 200V)에 바로 세트된다. 다수의 유니트(100) 또는 태양 전지 스트링이 제공되며 각 유니트의 출력 케이블은 지붕의 릿지(152)를 거쳐 DC 겸용기 박스로 서로 독립적으로 안내된다. 도12에서, DC 겸용기 박스는 C로 표시된다. 다수의 출력 케이블은 DC 겸용기 박스(C)에서 평행하게 접속되어 인버터에 결합되도록 배열된다. 차단기는 각각의 태양 전지 스트링의 평행한 접속의 접속 지점 앞에 제공된다. 소정의 태양 전지 스트링이 고장난 경우에는, 이 태양 전지 스트링을 전기적으로 차단하여 정비를 행할 수 있다. 실제로는 단자 박스는 지붕 판넬(103)의 플랜지 상에 위치된다. 단자 박스가 수직선에 대해 대칭으로 배열되면, 유용한 지붕 판넬의 배열에 따라서 직렬 또는 병렬 접속이 자유롭게 선택될 수 있다. 도면 부호 140 은 종래의 지붕 판넬, 소위 더미 판넬(dummy panel)을 가리키며, 이 더미 판넬은 지붕의 치수와 유니트의 치수에 의해 분할될 수 없는 불완전한 부분으로 장착되며, 이것에 의해 외관 및 엣지의 플래싱 처리(flashing process)가 달성될 수 있다.
[각 부재에 대한 설명]
각각의 유니트를 구성하는 부재와 이 유니트의 장착에 관련된 부재가 설명될 것이다. 이들은 또한 아래에 설명된 다른 실시예에 공통적으로 적용될 수 있다. 그러나, 결합/고정 부재(105)는 지붕 구성 부재가 고정 부재로서 사용될 때는 불필요하다.
[1. 콤비네이션형 태양 전지 및 지붕 판넬(103)]
콤비네이션형 태양 전지 및 지붕 판넬(103)은 도4에 도시된 바와 같이 적어도 기재(401), 충전재(402), 태양 전지 부재(403), 표면 필름(404) 및 단자 박스(405)로 구성된다.
(기재(401))
기재(401)의 재료는 종래의 금속 지붕과 유사하게 충분한 강도를 갖는 강판과 탁월한 내식성 비철금속으로부터 선택될 수 있고, 또한 플라스틱 및 세라믹으로부터 선택될 수 있다.
강판의 실예는 표면 처리된 강판, 코팅된 강판, 또 다른 원소를 함유하는 합금 또는 특수강 및 단열재 등으로 적층된 복합 강판을 포함한다. 일반적으로, 재료는 고온 침지(hot-dip) 아연 도금 강판, 갈판(galphan), 갈바늄 강판, 고온 침지 알루미늄 처리된 강판, 동판 강판, 폴리비닐 클로라이드 프리코트 강 플레이트, 플루오로카본 수지 강판, 스테인리스 강판, 고 댐핑 강판, 단열 아연 도금된 박강판, 대기 내식성 강 및 상술한 코팅된 강판으로부터 선택되거나; 또는 구리 시이트, 알루미늄 합금 시이트, 아연 합금 시이트, 납 시이트, 티타늄 시이트 및 상술한 코팅된 칼라 시이트와 같은 그러한 비철금속으로부터 선택된다. 플라스틱의 경우에, 적합한 부재는 FRP 와 같은 그러한 탁월한 구조적인 강도를 가진 부재이고, 또 금속 뼈대와 조합된 부재이다. 금속 시이트는 처리 능력에 대해서 특히 적합하다.
(태양 전지 부재(403))
본 발명에서 사용된 태양 전지 부재(403)의 형태에 대해 특별한 제한은 없고, 단결정, 다결정, 미세 결정, 또는 비결정질의 어느 한 형태로 이루어 질 수 있다. 태양 전지 부재는 태양 전지 원소는 Si계 재료 또는 화합물계 재료의 어느 하나로 이루어 질 수 있다. 다른 물질들 중에서, 비결정질 태양 전지 소자가 유연성을 갖기 때문에 바람직하다. 비결정질 태양 전지 소자가 열에 의한 그의 분해를 회복시키기 때문에, 이것은 지붕에 사용하기에 적합하다.
도3은 유연한 태양 전지 소자인 비결정질 실리콘 태양 전지의 횡단면도를 도시한다.
기판(301)은 비결정질 실리콘처럼 얇은 필름형 태양 전지의 경우에 반도체층(303)을 기계적으로 지지하기 위한 부재이며, 이것은 또한 어떤 경우에는 전극으로서 사용된다. 기판은 반도체층(303)의 필름 형성 시에 가열 온도에 저항하기 위한 그러한 가열 저항을 가질 필요가 있지만, 전기적으로는 전도성이거나 절연성이어도 좋다.
전도성 재료의 특별한 예로는 Fe, Ni, Cr, Al, Mo, Au, Nb, Ta, V, Ti, Pt 및 Pb 등의 금속의 얇은 플레이트, 이들의 합금의 얇은 플레이트, 예를 들면 황동, 스테인리스 강 등의 얇은 플레이트, 이들의 합성물, 카본 시이트, 아연 도금된 강판 등을 포함한다.
전기 절연 재료의 특별한 예로는 폴리에스터, 폴리에틸렌, 폴리카보네이트, 셀룰로오스 아세테이트, 폴리프로필렌, 폴리비닐 클로라이드, 폴리비닐리덴 클로라이드, 폴리스티렌, 폴리아미드, 폴리이미드 및 에폭시와 같은 그러한 내열성 합성수지의 필름 또는 시이트; 이들과 유리 섬유, 카본 섬유, 붕소 섬유, 금속 섬유 등과의 합성물의 얇은 플레이트; 상이한 물질의 얇은 금속 필름 및/또는 SiO2, Si3N4, Al2O3, AIN 등의 얇은 절연 필름을 스퍼터링 처리(sputtering process), 증기 증착 처리, 도금 처리 등과 같은 그러한 표면 코팅 처리에 의해 이들 금속, 레진 시이트 등의 얇은 플레이트의 표면 상에 부착시킴으로써 얻어진 물질; 글라스, 세라믹 등을 포함한다.
하부 전극(배면 반사층)(302)은 반도체층(303)에 옴접촉(ohmic contact)되는 그러한 작업 기능을 갖도록 요구되는 반도체층(303)에서 발생된 전력을 뽑아내기 위한 전극이다. 하부 전극용 재료는 Al, Ag, Pt, Au, Ni, Ti, Mo, W, Fe, V, Cr, Cu, 스테인레스 강, 황동, 니크롬, SnO2, In2O3, ZnO 및 ITO와 같은 그러한 소위 단일 금속 또는 합금; 투명 전도성 산화물(TCO) 등으로부터 선택될 수 있다.
하부 전극(302)의 표면은 양호하게는 매끄럽지만, 빛의 불규칙적으로 반사되도록 직물 처리될 수 있다. 또한, 이것은 배면 반사층으로 불려진다. 기판(301)이 전기 전도성일 때, 하부 전극(302)은 특히 제공될 필요가 없다.
하부 전극(302)의 조립 공정은 필요에 따라 적절히 선택되는 도금 처리, 증기 증착, 또는 스퍼터링과 같은 그러한 방법을 사용할 수 있다.
본 발명에서 사용된 태양 전지 소자의 반도체층(303)용의 재료는 비-단결정(non-monocrystal) 실리콘, 실리콘 게르마늄, 실리콘 카본 등을 수소 및/또는 불소로 도핑함으로써 얻어진 재료로부터 선택된다.
반도체 층의 필름 형성 처리는 증기 증착 처리, 스퍼터링 처리, RF 플라즈마 향상 CVD 처리, 마이크로웨이브 플라즈마 향상 CVD 처리, ECR 처리, 열 CVD 처리 및 LPCVD 처리와 같은 그러한 잘 알려진 방법으로부터 필요에 따라 선택된다. RF 플라즈마에 의해 저장 가스를 분해하여 기판 위에 실리콘을 증착하기 위한 RF 플라즈마 향상 CVD 처리는 양호하게는 공업적으로 채용된 처리로서 사용된다. RF 플라즈마 향상 CVD 는 저장 가스의 분해 효율이 대략 10%정도로 낮다는 문제점과, 증착률이 대략 1Å/s 내지 10Å/s 정도로 느리다는 문제점을 가지며, 마이크로웨이브 플라즈마 향상 CVD 처리는 그러한 문제점들을 해결할 수 있는 필름 형성 방법으로서 주의를 끈다.
상기 필름 형성을 수행하기 위한 반응장치는 배치형 장치 또는 연속적인 필름 형성 장치와 같은 그러한 잘 알려진 장치들로부터 필요에 따라 선택될 수 있다. 둘 또는 그 이상의 반도체 접합점의 라미네이트를 포함하는 소위 탠덤 셀(tandem cell) 또는 트리플 셀(triple cell)이 스펙트럼 감도와 전압을 증대시키기 위해 본 발명의 태양 전지에 적용될 수 있다.
상부 전극(투명 전도성 필름)(304)은 상술한 하부 전극과 쌍을 이루는 반도체층(303)에서 발생된 기전력을 뽑아내기 위한 전극이다. 상부 전극은 이것이 광투사측 상에 위치되기 때문에 투명일 필요가 있고, 또한 이것은 투명 전도성 필름으로 불린다.
상부 전극(304)은 바람직하게는 반도체층(303)에서 햇빛, 형광등 등으로부터의 빛을 효과적으로 흡수하기 위해 85% 이상의 빛의 투과율을 가지며, 또한 전기적으로 이것은 바람직하게는 반도체층(303)에 대해 수평으로 빛이 흐름으로써 발생된 전류를 만들기 위해 100 Ω/□ 이하의 시이트 저항값을 가진다.그러한 특성을 가지는 재료의 실예는 SnO2, In2O3, ZnO, CdO, CdSnO4및 ITO(In2O3+ SnO2)와 같은 그러한 금속 산화물을 포함한다.
상부 전극(304)의 조립 공정은 양호하게는 저항 가열 증기 증착 처리, 전자 비임 가열 증기 증착 처리, 스퍼터링 처리, 스프레이 처리 등으로부터 필요에 따라 선택된다.
상기 태양 전지 소자의 전력 발생의 활성 영역을 결정하기 위해, 305의 에칭 라인이 예를 들면 화학적인 에칭, 프린팅 에칭 및 전기 화학적인 에칭과 같은 그러한 전통적으로 알려진 에칭 기술로부터 선택된 적절한 방법에 의해 상기 투명 전도성 필름(304)의 일부를 제거함으로써 형성될 수 있다.
그후, 집전기 전극(306)이 스퍼터링, 증기 증착, 프린팅, 또는 접착의 방법에 의해 금속 또는 전도성 페이스트를 패턴화함으로써 투명 전도성 필름 상에 형성된다. 부가적으로, 구리 호일(foil)과 같은 그러한 재료의 출력 도선(407)이 배면에 부착된다. 다수의 태양 전지 소자가 직렬로 연결될 수 있다.
이러한 방식으로 제조된 비결정형 태양 전지 자체는 유연성을 가지며 이것은 본 발명에 적합한 특성을 가지는 유연성 있는 태양 전지이다.
충전재(402)의 양호한 실예는 태양 전지 소자, 내기후성 및 완충 효과를 갖는 접착 특성의 관점에서 EVA(에틸렌-비닐 아세테이트), PVB(폴리비닐 부티랄) 등이다. 기계적인 특성을 향상시키기 위해, 이것은 어떤 경우에는 부직 글라스 직물(nonwoven glass fabric) 또는 실리카와 같은 충전재와 함께 사용된다.
(표면 필름(404))
내습성(moisture proofness) 및 내긁힘성을 향상시키기 위해, 양호하게는 불소계 수지가 내기후성의 관점에서 표면 필름(404)에 대해 인가된다. 불소계 수지의 실예는 테트라플루오로에틸렌, TFE(듀퐁사로부터 입수 가능한 TEFLON 등), 에틸렌을 갖는 테트라플루오로에틸렌의 코폴리머, ETFE(듀퐁사로부터 입수 가능한 TEFZEL 등), 폴리플루오로비닐(듀퐁사로부터 입수 가능한 TEDLAR 등), 폴리클로로플루오로에틸렌, CTFE(다이킨 고교로부터 입수 가능한 Neoflon) 등의 폴리머들을 포함한다. 내기후성을 개선하도록 하기 위해 이들 수지에 공지의 자외선 흡수제가 부가될 수 있다. 더욱 양호한 필름은 접합층에 대한 접착 특성을 개선하기 위해, 코로나 방전 처리 등의 방법에 의해 그의 표면이 거칠어진 필름이다. 또한, 비지향성 필름이 다양한 굽힘 형태에 대해 더욱 적합하다.
(밀봉 방법)
밀봉 방법은 안벽, 충전재, 태양 전지 소자, 충전재 및 표면 필름을 적층한 다음 진공라미네이터에 의해 가열 가압 하에서 진공상태로 스택을 가압하는 것을 포함한다. 밀봉 후, 안벽의 가장자리는 지붕 판넬의 형상으로 굽혀진다. 개구가 안벽의 각각의 단자 출구(406)에 미리 형성된다. 절곡기, 롤러 성형기 등을 사용하여 접어 포개는 작업이 수행될 수 있다.
(단자 박스(405))
단자 박스(405)는 전력을 뽑아내기 위한 단자를 수용하기 위한 박스이다. 지붕 판넬에는 개구(406)가 제공된다. 플랜지(408)가 지붕 판넬을 접어서 형성된 후, 단자 박스(405)는 개구를 커버하도록 부착된다. 단자 박스는 예를 들면 개구 상부 표면을 가지는 박스 부재와, 상부 표면을 덮는 뚜껑 부재로 구성된다. 단자 박스(405)의 단자는 도체에 의해 출력 도선(407)에 접속된다. 또한, 전력을 외측으로 뽑아내기 위한 케이블은 단자 박스의 단자에 접속된다.
안벽의 플랜지(408)에 단자 박스(405)를 위치시킴으로써, 본 발명의 지붕 유니트는 쉽게 구성될 수 있다. 특히, 단자 박스가 후방 표면측 상에 위치되는 경우와 비교할 때, 지붕 판넬(103)들 사이의 전기 접속은 지붕 유니트(100)를 조립 시에 인접한 부분들 사이의 틈새에서 쉽게 이루어 질 수 있다. 또한, 지붕 판넬이 지붕 유니트(100)의 설치 후 정비 등을 위해 제거될 때, 인접한 지붕 판넬과의 전기 접속은 쉽게 끊어질 수 있다.
단자 박스에 대한 양호한 재료는 플라스틱이며, 내화성을 고려하여, 그러한 난연성 플라스틱 및 세라믹과 같은 그러한 재료가 바람직하다. 플라스틱의 실예는 노릴(Noryl), 폴리카보네이트, 폴리아미드, 폴리아세탈, 변형된 PPO, 폴리에스테르, 폴리아릴레이트, 불포화 폴리에스테르, 페놀수지 및 에폭시수지와 같은 그러한 강도, 내충격성, 내열성, 경도 및 시효성이 탁월한 엔지니어링 플라스틱을 포함한다. 부가적으로, ABS 수지, PP 및 PVC 와 같은 그러한 열가소성 수지가 또한 인가될 수 있다.
예기치 않은 사고로 물이 누설되는 경우에 누전이 일어나는 것을 방지하기 위해, 단자 박스(405)의 내측은 본 발명에서는 충전재로 채워진다. 충전재에 대해서 특별한 제한은 없지만, 충전재의 양호한 재료는 훌륭한 전기 절연성을 갖는 실리콘계 접착제, 에폭시 수지계 접착제 밀봉 에이전트 및 실리콘계 포팅제(potting agent)를 포함한다. 유연성 등을 고려하면 실리콘계 수지가 더욱 양호하다. 작업성을 부가적으로 고려하면, 양호한 재료는 짧은 경화 시간을 갖는 단부품 형태의 재료이고, 미세 부품들조차도 충전하기 쉬운 저점도를 갖는 재료이다. 실리콘 단부품 형태의 RTV 고무를 사용하는 경우에, 경화 방법은 양호하게는 전극의 부식을 피하기 위해 비아세톤형태 또는 비알코올 형태로 이루어 진다.
쓰리 본드 캄파니 리미티드에 의해 입수 가능한 에폭시수지계 접착제의 실예는 상표명 2001, 2002H, 2003, 2016B 및 2022이며, 상기 에폭시 수지는 상표명 2102B, 2103, 2104, 2105F, 2105C, 2106, 2131B, 2131D, 2131F 및 2163으로부터 선택된 경화제와 원하는 비율로 혼합되어 사용될 수 있다.
[2. 콤비네이션형 태양 전지 및 지붕 유니트(100)]
유니트(100)는 적어도 콤비네이션형 태양 전지 및 지붕 판넬(103), 그들을 결합하기 위한 고정구로서의 지지 클립(104), 고정 부재로서의 결합/고정 부재(105), 결합/고정 부재(105)를 서까래(110)에 고정하기 위한 못(108)으로 구성된다.
(고정구(104))
고정구로서의 지지 클립(104)은 지붕 판넬(103)을 결합/고정 부재(105)에 고정하기 위한 금속 고정구이며 지붕 판넬의 향상에 따라서 지지 클립에 대해 다양한 형상이 전통적으로 알려져 있다. 고정구가 실제로 바람에 대한 내구력을 지지하기 위한 부재이므로, 이 고정구는 지붕 판넬보다 더 두껍고 높은 기계적인 강도를 갖는 강 부재가 항상 사용된다. 고정구는 또한 지붕 판넬들을 상호 연결하기 위한 기능을 가지며 관통 형태로 사용된 고정구는 특히 관통 지지 클립으로서 불리워진다.
(캡(107))
캡(107)은 도1에 도시된 바와 같이 지붕 판넬(103)의 측면 가장자리와 그곳에 인접한 지붕 판넬과의 사이의 틈새에 플래싱(flashing) 구조 및 외관을 위해 사용된다. 캡(107)은 지붕 판넬(103)과 같은 형태의 재료로 만들어지며 지붕 판넬(103)에 대한 설계의 밸런스를 고려하여 컬러로 만들어 질 수 있다. 본 실시예에서, 와이어 부재는 이 캡의 아래에 설치되며 캡은 정비가 이루어질 수 있도록 하기 위해 제거 가능한 고정구(도시되지 않음)에 의해 고정된다.
(결합/고정 부재)
결합/고정 부재(105)용 재료에 대해 특별한 제한은 없지만, 처리 및 장착이 용이하다는 관점에서 목재 재료가 적합하다.
[3. 지붕 구성 부재]
본 발명의 지붕 구성 부재는 건물에서 지붕을 지지하기 위한 부재의 일반적인 명칭이며, 뼈대 건조 방법에서 종종 사용된 서까래 방법(rafter method)의 경우에, 지붕 건조 부재는 도리(purlin), 서까래, 지붕 베드 부재(지붕 깔판) 및 바닥 깔개를 포함한다.
부가적으로, 지붕을 건조하기 위한 공지의 방식은 지붕 비임 방법, 트러스 방법, 스트러트 빌딩 방법 등을 포함하며, 다른 방법으로서, 지붕 베드 부재는 항상 서까래에 고정된다.
(도리(109))
도리(109)는 금속 재료, 목재 재료 등으로부터 충분히 높은 기계적인 강도를 갖는 재료로 만들어지는 지붕을 지지하기 위한 주 구성 부재이다. 도리는 보통 릿지와 평행하게 배치되어 서까래(110)를 지지하는 부재를 의미한다. 본 발명의 지붕 유니트는 마찬가지로 도리를 미리 합체할 수 있다.
(서까래(110))
서까래(110)는 지붕 베드 부재로서 지붕 깔판(101)을 받아들여서 도리(109)에 고정되는 구성 부재이며, 여기에는 금속으로 만들어진 서까래와 목재로 만들어진 서까래가 있다. 본 발명의 지붕 유니트는 마찬가지로 서까래를 미리 합체할 수 있다.
(지붕 베드 부재(지붕 깔판)(101))
지붕 베드 부재의 재료는 루핑(roofing) 재료를 고정하기 위한 기초를 제공할 수 있는 부재라면 다 좋으며, 특히 바람직한 재료는 단열 특성을 갖는 플레이트이고, 특히 평판 목재 플레이트의 지붕 깔판, 몰타르, 시멘트 접착된 목판 보드(cemented excelsior board), 합판, 시멘트 접착된 칩 및 절연 보드이다.
지붕 베드 부재는 발포 폴리스티렌, 발포 폴리우레탄, 발포 폴리에틸렌, 유리모, 암모 등의 단열재로 된 안벽을 가질 수 있다.
0.2 kcal/m, hr℃ 이하의 열전도성을 가지는 단열재를 사용하면, 공기는 지붕 판넬(103)과 지붕 베드 부재(101)와의 사이에서 가열된다. 그 결과, 태양 전지로서 비결정성 실리콘 태양 전지를 사용하는 경우에, 비결정성 태양 전지의 성능의 저하가 열에 의해 회복된다. 이것은 비결정성 실리콘 태양 전지의 성능을 개선할 수 있고, 따라서 그러한 배열은 지붕 베드 부재에 적합하다.
(바닥 깔개(102))
바닥 깔개(102)는 지붕 판넬의 방수성능을 보완하며 방수 기능을 가지는 재료로 만들어진다. 또한, 어떤 바닥 깔개들은 어느 정도까지 단열 특성과 습도 조절기능을 가지며, 바닥 깔개용 재료는 천연 재료와 인공 재료로부터 선택될 수 있다. 특히, 전자는 나무 껍질 및 우드 슁글(wood shingle)을 포함하며, 후자는 금속 시이트, 아스팔트, 변형된 아스팔트, 합성고무 및 합성수지를 포함한다. 단일층 또는 다층의 시이트는 바닥 깔개를 위해 사용된다. 내화력의 관점에서, 금속이 바닥 깔개에 더욱 바람직하다.
(실시예 2)
본 실시예의 콤비네이션형 태양 전지 및 지붕 유니트의 조립 방법이 도6 및 도7을 참조하여 설명될 것이다. 본 실시예에서 평판 형상의 지붕 깔판(101)은 결합/고정 부재로서 사용된다.
공장에서 둘 또는 그 이상의 콤비네이션형 태양 전지 및 지붕 판넬(103)이 그 위의 바닥 깔개(102)와 함께 일정한 크기의 지붕 깔판(101)에 관통 지지 클립(104)과 스크류(111)의 사용에 의해 틈새를 가지고 고정됨으로써, 조립체가 형성된다. 다음에, 단자 박스(120)로부터 취해진 도선(121)의 커넥터(106)는 인접한 지붕 판넬(103)들의 사이의 틈새에 연결된다. 마지막으로, 캡(107)이 그 위에 놓여지고, 따라서 유니트가 완성된다.
[장착 방법]
유니트는 모두 트럭 등으로 작업 위치로 운반되어 다음 절차로 장착된다.
(1) 서까래(110)가 도리(109)에 부착된다.
(2) 서까래(110) 위에, 제1 유니트가 크레인과 같은 그러한 리프팅 장치를 사용하여 지붕의 가장자리에 일시적으로 배치된다.
(3) 이렇게 장착된 유니트의 캡(107)이 제거되어 긴 드릴 스크류(108) 등이 유니트를 서까래(110)에 직접 고정하기 위해 지붕 깔판(101)의 상부로부터 서까래(110)로 나사 결합된다.
(4) 유니트의 고정 후, 캡(107)은 다시 정위치에 놓여져서 그곳에 고정된다.
(5) 유니트들 사이의 연결을 위해, 결합될 유니트의 지붕 판넬(103)의 수직한 부분이 (3)에서와 같은 절차로 고정되는 한편, 유니트들 사이의 결합을 위해 사용된 관통 지지 클립(104)에 의해 틈새를 조정한다.
(6) 고정 후, 결합부 아래의 영역은 바닥 깔개(102)에 의해 다시 덮여진다.
(7) 적절한 유니트에 인접한 각각의 유니트의 가장자리에 있는 지붕 판넬(103)은 관통 지지 클립(104)에 의해 결합 및 고정된다.
(8) 지붕 판넬은 (3)에서와 같은 절차로 결합부의 위로부터 서까래(110)에 고정된다.
(9) 캡(107)은 결합 부위에 놓여져서 그곳에 고정된다.
(10) 수직 루핑 지붕의 장착은 (5) 내지(9)의 절차를 반복함으로써 완성된다.
본 실시예에서, 지붕 깔판(101)이 유니트에 포함되므로, 지붕 장착의 마무리 작업은 서까래(110)의 장착 후 직접 수행될 수 있다. 이것은 작업 위치에서의 작업을 더욱 감소시킬 수 있고 건축 비용을 더욱 현저하게 감소시킬 수 있다.
비록 유니트에 미리 배치된 바닥 깔개(102)가 지붕 깔판(101)과 같은 크기를 가지는 배열로 본 실시예가 설명되어 있지만, 바닥 깔개(102)는 지붕 깔판(101)보다 약간 더 크게 설정될 수 있으며, 이것은 스텝(6)에서 새로 부가된 바닥 깔개(102)를 생략될 수 있게 한다.
또한, 서까래(110)가 유니트에 합체되고 도리(109)와 서까래(110) 사이의 결합부가 틈새에 위치된다면, 스텝은 더욱 감소될 수 있다. 또한, 도리(109)를 유니트에 합체시키고 유니트를 포올(pole) 플레이트에 고정하는 것이 가능하다.
(실시예 3)
본 실시예의 콤비네이션형 태양 전지 및 지붕 유니트의 조립 방법은 도8 및 도9를 참조로 설명될 것이다. 본 실시예는 본 발명이 종래의 오리목 시임 루핑으로부터 변형된 수직 루핑에 적용되는 실예이며, 본 실시예는 도9에 도시된 바와 같이 지지 클립(104)과 지붕 판넬(103)의 횡단면 형상을 사용함으로써 플래싱을 향상시킨다. 부가적으로, 지붕 판넬(103)에는 수평한 리브(rib)(132)가 제공되며, 이것에 의해 타일 루핑과 같은 설계에서 바람에 대한 내구성 및 외관의 향상을 실현할 수 있다. 리브(132)는 수평 방향으로 형성될 수 있을 뿐만 아니라, 수직 방향으로도 형성될 수 있다. 본 실시예에서, 지붕 깔판(101)의 연결부에는 지붕 깔판(105)들 사이의 연결력을 증가시키고 유니트의 설비를 용이하게 하는 결합용 장부(tenon)가 제공된다.
도9에서, 각각의 커넥터는 지붕 판넬(103)의 바닥 상에서 단자 박스(121)로부터 뽑혀 나오고, 지지 클립(104)의 관통 구멍(133)을 통해 안내되며, 지붕 판넬들 사이의 틈새에서 인접한 지붕 판넬(103)의 다른 커넥터에 연결된다. 도면 부호 111 은 지지 클립(104)을 지붕 깔판(101)에 고정하기 위한 스크류를 가리킨다. 부호 112 는 유니트를 서까래에 고정시키기 위해 드릴 스크류가 통과하기 위한 개구부를 가리킨다. 유니트가 장착될 때, 드릴 스크류는 개구부의 플래싱을 다시 수행하기 위한 캡으로서 작용한다. 본 실시예의 지붕 판넬(103)이 단일의 동작으로 지붕 깔판(101)에 미리 나사 결합된 지지 클립(104)에 결합되므로, 조립체 유니트의 생산성의 증대가 이루어진다.
(실시예 4)
도10 및 도11은 콤비네이션형 태양 전지 및 캡(107')을 부가적으로 사용하는 실시예 3의 변형을 도시한다. 콤비네이션형 태양 전지 및 캡(107')에서, 태양 전지 소자(135)는 바닥면에서 상부면과 전기 접점(134)에 배치된다. 그곳에 대응하여, 지붕 판넬(103)이 또한 전기 접점(134)을 가진다. 전기적인 연결이 캡(107')을 지붕 판넬 위로 스냅시킴으로써 완성되므로, 본 실시예는 배선 작업을 크게 단순화한다는 장점을 가지며 설계의 외관을 물결 모양 시이트처럼 보이게 하기 위해 더욱 깊은 설계를 실현한다.
또한 태양 전지에 캡(107')을 제공함으로써, 태양 전지의 광수신 영역이 증대될 수 있고 따라서 지붕의 전력 발생량이 증대되는 효과가 있다. 부가적으로, 관통 지지 클립(104)의 폭을 팽창하는 설계는 전력 발생량을 감소시키지 않고 실현될 수 있으며, 이것은 유니트를 지붕에 고정하는 동안에 작업성을 개선한다.
본 발명에 따르면, 작업 위치에서의 작업이 단순화되고, 건축 비용이 감소되며, 또한 작업 실수도 감소된다. 부가적으로, 각각의 모듈의 측정 또는 교체는 장착된 후에도 이루어 질 수 있고, 따라서 정비성에서는 물론 바람에 대한 내구성에서도 탁월한 실용적인 수직 루핑 지붕이 마련된다.

Claims (30)

  1. 대향된 양 측면에 플랜지를 각각 구비하는 다수의 콤비네이션형 태양 전지 및 지붕 판넬이 결합/고정 부재 상에 틈새를 가지고 서로 인접하게 배치되고, 인접한 콤비네이션형 태양 전지 및 지붕 판넬은 제거 가능한 고정 수단에 의해 상기 틈새에서 상기 결합/고정 부재에 고정되며, 제거 가능한 캡은 상기 틈새의 상부 부분에 배치되는 구성의 지붕 유니트.
  2. 제1항에 있어서, 상기 태양 전지의 출력을 외측으로 뽑아내기 위한 단자 박스가 상기 플랜지에 제공되며, 서로 인접한 상기 콤비네이션형 태양 전지 및 지붕 판넬의 단자 박스에 연결된 배선 부재는 상기 틈새에서 연결되는 것을 특징으로 하는 지붕 유니트.
  3. 제1항에 있어서, 상기 결합/고정 부재는 상기 틈새를 따라 봉 형상을 이루고 있는 것을 특징으로 하는 지붕 유니트.
  4. 제3항에 있어서, 상기 결합/고정 부재의 바닥면에 고정된 지붕 깔판을 포함하는 것을 특징으로 하는 지붕 유니트.
  5. 제1항에 있어서, 상기 결합/고정 부재는 평판 형상의 지붕 깔판인 것을 특징으로 하는 지붕 유니트.
  6. 제4항에 있어서, 상기 지붕 깔판의 바닥면에 고정된 서까래를 포함하는 것을 특징으로 하는 지붕 유니트.
  7. 제6항에 있어서, 상기 서까래의 바닥면에 고정된 도리를 포함하는 것을 특징으로 하는 지붕 유니트.
  8. 제1항에 있어서, 상기 캡의 표면에 태양 전지를 포함하는 것을 특징으로 하는 지붕 유니트.
  9. 제1항에 있어서, 서로 인접한 상기 콤비네이션형 태양 전지 및 지붕 판넬들 사이의 전기 접속은 상기 캡에 의해 이루어지는 것을 특징으로 하는 지붕 유니트.
  10. 제1항에 있어서, 상기 콤비네이션형 태양 전지 및 지붕 판넬은 태양 전지 소자가 충전재로 안벽 상에 밀봉되며 보호 필름이 그의 표면 상에 제공되는 그러한 배열로 구성되는 것을 특징으로 하는 지붕 유니트.
  11. 제1항에 있어서, 제거 가능한 변형 방지 부재가 상기 플랜지에 수직한 방향으로 고정되는 것을 특징으로 하는 지붕 유니트.
  12. 제1항에 있어서, 상기 콤비네이션형 태양 전지 및 지붕 판넬에서 리브가 상기 플랜지에 수직한 방향으로 형성되는 것을 특징으로 하는 지붕 유니트.
  13. 제1항에 있어서, 수평 비임이 상기 콤비네이션형 태양 전지 및 지붕 판넬의 후방 표면 상에 제공되는 것을 특징으로 하는 지붕 유니트.
  14. 지붕 유니트의 장착 방법에 있어서,
    두개의 대향한 측면에 각각 플랜지를 가지는 다수의 콤비네이션형 태양 전지 및 지붕 판넬을 결합/고정 부재 상에 틈새를 가지고 서로 인접하게 배치하며, 인접한 콤비네이션형 태양 전지 및 지붕 판넬이 제거 가능한 고정 수단에 의해 상기 틈새에서 상기 결합/고정 부재에 고정되는 지붕 유니트를 지붕 구성 부재 상에 장착하는 단계와, 상기 결합/고정 부재를 상기 틈새에서 상기 지붕 구성 부재에 고정하는 단계와, 상기 틈새의 상부에 제거 가능한 캡을 배치하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 지붕 유니트의 장착 방법.
  15. 제14항에 있어서, 상기 다수의 지붕 유니트를 준비하는 단계와, 상기 지붕 유니트를 고정 수단에 의해 서로 고정하는 단계와, 상기 지붕 유니트를 틈새에서 서로 전기적으로 접속시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 지붕 유니트의 장착 방법.
  16. 제14항에 있어서, 상기 지붕 유니트의 운반 중에 상기 플랜지에 수직한 방향으로 상기 지붕 유니트에 제거 가능한 변형 방지 부재를 고정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 지붕 유니트의 장착 방법.
  17. 두개의 대향한 측면에 플랜지를 각각 가지는 다수의 콤비네이션형 태양 전지 및 지붕 판넬을 결합/고정 부재 상에 틈새를 가지고 서로 인접하게 배치하는 단계와, 인접한 콤비네이션형 태양 전지 및 지붕 판넬을 제거 가능한 고정 부재에 의해 상기 틈새에서 상기 결합/고정 부재에 고정하는 단계와, 상기 틈새의 상부에 제거 가능한 캡을 배치하는 단계를 포함하는 지붕 유니트의 조립 공정.
  18. 제14항에 있어서, 상기 태양 전지의 출력을 외측으로 뽑아내기 위한 단자 박스가 상기 플랜지에 제공되며, 상기 콤비네이션형 태양 전지 및 지붕 판넬의 단자 박스에 연결된 배선 부재를 상기 틈새에서 서로 인접하게 연결하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 지붕 유니트의 장착 방법.
  19. 공기 순환 시스템에 있어서, 두개의 대향한 측면에 플랜지를 각각 가지는 다수의 콤비네이션형 태양 전지 및 지붕 판넬이 로드 형상의 결합/고정 부재 상에서 틈새를 가지고 서로 인접하게 배치되며, 인접한 콤비네이션형 태양 전지 및 지붕 판넬이 제거 가능한 고정 수단에 의해 상기 틈새에서 상기 결합/고정 부재에 고정되는 지붕 유니트를 구비하며,
    상기 공기 순환 시스템은 상기 지붕 유니트가 지붕 깔판 상에 장착되고, 상기 결합/고정 부재가 상기 틈새에서 상기 지붕 구성 부재에 고정되는 그러한 방식으로 배열되며, 이것에 의해 상기 콤비네이션형 태양 전지 및 지붕 판넬과 상기 지붕 구성 부재와의 사이에 공간을 형성하고, 외부 공기는 상기 공간 속으로 도입되고, 공간 속으로 도입된 공기는 주택의 내부로 안내되거나 또는 주택의 외부로 배출되는 것을 특징으로 하는 공기 순환 시스템.
  20. 제19항에 있어서, 상기 공기는 팬에 의해 순환되는 것을 특징으로 하는 공기 순환 시스템.
  21. 태양 발전 시스템에 있어서, 두개의 대향한 측면에 플랜지를 각각 가지는 다수의 콤비네이션형 태양 전지 및 지붕 판넬이 결합/고정 부재 상에 틈새를 가지고 서로 인접하게 배치되고, 인접한 콤비네이션형 태양 전지 및 지붕 판넬이 제거 가능한 고정 수단에 의해 상기 틈새에서 상기 결합/고정 부재에 고정되며, 제거 가능한 캡이 상기 틈새의 상부에 배치되며, 상기 태양 전지의 출력을 외부로 뽑아내기 위한 단자 박스가 각각의 상기 플랜지에 제공되며, 서로 인접한 상기 콤비네이션형 태양 전지 및 지붕 판넬의 단자 박스에 연결된 배선 부재는 상기 틈새에서 서로 연결되는 지붕 유니트와, 상기 태양 전지에 전기적으로 연결된 전원 전환 장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 태양 발전 시스템.
  22. 태양 전지 모듈에 있어서, 태양 전지 소자는 안벽 위에 수지가 부착되고, 상기 안벽의 적어도 한 측면은 만곡되고, 상기 안벽의 만곡된 부분에는 개구가 제공되며, 상기 태양 전지 소자의 전력은 상기 개구를 통해 뽑혀 나오는 것을 특징으로 하는 태양 전지 모듈.
  23. 태양 전지 모듈의 조립 공정에 있어서, 태양 전지 소자를 수지로 안벽 상에 고정시키는 단계, 안벽의 적어도 한 측면을 굽히는 단계 및 상기 안벽의 만곡된 부분에 제공된 개구를 통해 상기 태양 전지 소자에 배선 부재를 고정시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 태양 전지 모듈의 조립 공정.
  24. 지붕 부재에 있어서, 태양 전지 소자가 수지로 안벽 상에 고정되며, 상기 안벽의 적어도 한 측면이 만곡되며, 상기 안벽의 만곡된 부분에 개구가 제공되며, 상기 태양 전지 소자의 전력이 상기 개구를 통해 뽑혀져 나오는 것을 특징으로 하는 지붕 부재.
  25. 지붕 부재의 조립 공정에 있어서, 태양 전지 소자를 수지로 안벽 상에 고정시키는 단계, 안벽의 적어도 한 측면을 굽히는 단계 및 상기 안벽의 만곡된 부분에 제공된 개구를 통해 상기 태양 전지 소자에 배선 부재를 고정시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 지붕 부재의 조립 공정.
  26. 태양 전지 모듈의 장착 방법에 있어서, 다수의 태양 전지 모듈을 직렬로 연결함으로써 각각 형성되는 다수의 태양 전지 스트링을 준비하는 단계, 상기 다수의 태양 전지 스트링의 출력을 서로 독립적으로 DC 겸용기 박스로 안내하는 단계 및 상기 다수의 태양 전지 스트링의 출력을 상기 DC 겸용기 박스의 내측에서 평행하게 연결하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 태양 전지 모듈의 장착 방법.
  27. 제26항에 있어서, 각각의 태양 전지 스트링의 출력 전압이 인버터의 입력 전압과 같은 것을 특징으로 하는 태양 전지 모듈의 장착 방법.
  28. 제26항에 있어서, 각각의 태양 전지 스트링은 평행한 연결 지점 앞에 차단기를 가지는 것을 특징으로 하는 태양 전지 모듈의 장착 방법.
  29. 제5항에 있어서, 상기 지붕 깔판의 바닥면에 고정된 서까래를 포함하는 것을 특징으로 하는 지붕 유니트.
  30. 제29항에 있어서, 상기 서까래의 바닥면에 고정된 도리를 포함하는 것을 특징으로 하는 지붕 유니트.
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