KR19980024407A - 지붕 부재 일체형 태양 전지 및 그 장착 방법 - Google Patents
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Abstract
지붕 부재는 태양 전지 소자가 배킹 상에 고정된 태양 전지 모듈을 구비하며, 태양 전지 모듈의 배킹의 양 대향 측면은 처마측 연결부와 용마루측 연결부를 형성하도록 굴곡되고, 용마루측 연결부는 지붕 부재의 전방 표면의 측면 상으로 개방되고, 용마루측 결합부에 전기 배선이 이루어진다. 다수의 이러한 지붕 부재는 조인트 드립 판과 조인트 커버에 의해 상호 수평 연결되고, 각 지붕 부재의 배선은 용마루측 연결부 내에서 상호 연결된다. 각 지붕 부재의 처마측 연결부와 용마루측 연결부는 상호 이음 연결되며, 각 지붕 부재의 배선은 용마루측 연결부 내에서 상호 연결된다. 특히, 용마루측 연결부의 개구가 용마루측 연결부 커버에 의해 밀폐되는 것이 특징이다.
전술한 배치는 플래싱, 강도 및 외관의 측면에서 양호하고 지붕 부재의 고정 후에 전기 배선 작업이 용이하게 수행될 수 있게 하는 지붕 부재 일체형 태양 전지를 제공한다.
Description
본 발명은 지붕 부재 일체형 태양 전지와 이를 이용하여 지붕 부재를 장착하는 방법에 관한 것이다.
태양 전지의 장착 작업이 건물의 축조 작업의 일부로서 수행되기 때문에 지붕 부재 일체형 태양 전지는 프레임 사용의 필요성을 사전에 방지하여 비용을 아주 많이 감소할 수 있다.
종래의 지붕 부재 일체형 태양 전지의 구성은, 내후성 필름이 전방 표면 상의 보호 부재로 사용되며 보강 판이 그 주변에 프레임을 사용하지 않고서도 후방 표면에 부착될 뿐만 아니라 소성 작업으로 처리되는 태양 전지 모듈이다.
그러나, 종래의 수평으로 배치되는 지붕 부재 일체형 태양 전지는 연결 박스(junction box)가 지붕 부재의 후방 표면 상에 존재하므로 다음과 같은 단점을 가졌다.
(1) 태양 전지를 배선하는 데에 문제가 발생한다면, 검출 및 수리를 수행하는 것이 불가능하게 된다.
(2) 지붕 부재의 이음 작업(roofing)과 동시에 케이블 연결 작업을 수행하는 것이 필요하므로, 태양 전지에 익숙하지 않은 작업자는 종종 배선의 연결을 생략하거나 또는 잘못된 연결을 수행한다. 이럼으로써, 지붕 부재 일체형 태양 전지에는 잘못된 것이 없더라도 배선에 문제가 있기 때문에 예상된 출력을 얻는 데에 실패할 수 있다.
(3) 장착된 후 태양 전지 모듈 중의 한 모듈이 결함이 있게 될 때, 태양 전지 모듈의 성능을 하나씩 측정하는 것이 불가능하므로 결함이 있는 모듈은 찾을 수 없게 된다.
(4) 장착성에 관한 문제점으로서, 고정 후의 배선 작업을 수행하는 것이 불가능하므로 지붕 부재를 고정시키는 배선 작업은 시간이 많이 걸리게 된다.
수평 지붕 형태의 배치에 있어서 태양 전지들 사이의 전기 접속에 관한 생각은 일본 특허 공고 제5-31832호에 개시된 발명에서와 같이 도전성 고무를 이용하여 중첩 또는 이음 결합된(seam-jointed) 부분 내에 상기 태양 전지들을 전기 접속시키는 방법이다. 그러나, 이러한 방법은 상호 수직으로 인접한 지붕 부재들 사이에서만 접속이 허용되고, 강도 및 기밀성(hermeticity)을 요하는 접속 부분들 사이의 접속을 위해서 사용되기 때문에 장기간의 신뢰성이 의문시되고, 상기 고무가 습한 조건에서 전기적 절연이 다소 불명확하다는 등의 문제점을 갖는다.
일본 특허 공개 제6-69527호는 장착된 후에도 배선 작업을 허용하는 태양 전지 모듈에 관한 발명을 개시하고 있으나, 배선 통로용의 파이프 형태의 공간을 갖는 프레임 부재를 사용하므로 비용이 증가하고 외관이 불량해지는 등의 문제점을 갖는다.
일본 특허 공개 제6-140656호는 상부 및 하부 지붕 부재 사이의 전기적 접속 및 기계적 접속에 동시에 영향을 미칠 수 있는 커넥터가 이음 결합된 부분 내에 형성된 공간에 위치하는 것을 개시하고 있다. 그러나, 이러한 접속은 상호 수직으로 인접한 지붕 판(panel)들 사이에서만 가능하다. 또한, 장착 후의 배선의 검사에 관한 어떠한 고려도 되지 않는다.
전술한 바와 같이, 플래싱(flashing), 강도 및 외관의 측면에서 양호한 지붕 부재 일체형 태양 전지에 대한 많은 요구가 있어 왔고, 따라서 연속적으로 또는 부분적으로 중첩되는 장착 형태가 채택되어 지붕 부재의 고정 후에도 용이한 전기 배선 작업을 가능하였다.
본 발명에 의한 지붕 부재는 태양 전지 소자가 배킹(backing) 상에 고정되는 태양 전지 모듈을 포함하는 지붕 부재이고, 이 경우 상기 배킹의 양 대향 측면은 처마측(eaves-side) 연결부와 용마루측(ridge-side) 연결부를 형성하도록 굴곡되고, 용마루측 연결부는 지붕 부재의 전방 표면측 상에서 개방되고, 전기 배선은 용마루측 연결부 내에 제공된다.
이러한 다수의 지붕 부재는 드립 판(drip plate)과 조인트 커버(joint cover)에 의해 상호 수평으로 연결되고, 각 지붕 부재의 배선은 전술한 용마루측 연결부 내에서 연결된다. 각 지붕 부재의 처마측 연결부와 용마루측 연결부는 상호 이음 결합되고, 각 지붕 부재의 배선은 용마루측 연결부 내에서 상호 연결된다. 특히, 전술한 용마루측 연결부는 배선 수납부용 커버에 의해 덮인다.
본 발명에 의하면, 현저히 드러나지 않고서도 배선이 설치될 수 있다. 연결부의 수준 차이가 사용될 때, 지붕 부재의 표면 판 부분 내의 불필요한 굴곡(unevenness)이 없이도 배선이 설정될 수 있다. 따라서, 본 발명은 종래의 수평 이음 작업된 지붕의 외관과 유사한 양호한 외관을 제공할 뿐만 아니라 지붕의 전방 표면 상에서 상기 배선을 조작할 수 있다. 태양 전지 소자의 태양광 수광 표면을 감소시키지 않고서도 상기 전기 배선이 설치될 수 있으므로, 태양 전지는 양호한 면적 효율을 갖고서 상기 지붕 표면에 장착될 수 있다.
본 발명은 지붕 부재의 후방측 상에 배선 수행하기 위한 필요성을 예방하므로, 지붕 부재의 고정과 동시에 전기 배선을 수행할 필요가 없다. 따라서, 지붕 부재 및 전기 배선의 고정과 같은 다양한 작업은 장착 시의 작업성을 향상시키는 독립적인 단계로서 수행될 수 있다.
상기 지붕 부재는 후방 보강 판과, 태양 전지 소자와, 상기 태양 전지 소자를 충전하기 위한 충전 재료와, 표면 막(surface film)을 포함하며, 이는 아주 높은 신뢰성으로 태양 전지와 지붕 부재의 합체를 현실화할 수 있고 또한 높은 생산성 및 낮은 비용으로 상기 지붕 부재가 제조될 수 있게 한다.
도1은 실시예 1에 의한 지붕 부재의 외관을 도시하는 도면.
도2는 실시예 1의 지붕 부재 내의 결합부와 배선 수납부 근처의 영역의 구성을 개략적으로 도시하는 단면도.
도3은 실시예 1의 지붕 부재 장착 구성을 도시하는 개략적인 사시도.
도4는 실시예 1의 배선 수납부용 커버 장착 구성을 도시하는 개략적인 사시도.
도5는 실시예 1에 의한 지붕 부재의 박공 마무리부(gable finish) 근처의 구성을 도시하는 개략적인 사시도.
도6은 실시예 2의 지붕 부재의 전방 표면의 외관을 도시하는 도면.
도7은 실시예 2의 지붕 부재의 후방 표면의 외관을 도시하는 도면.
도8은 실시예 2의 지붕 부재 내의 결합부와 배선 수납부 근처의 영역의 구성을 도시하는 개략적인 단면도.
도9는 태양 전지 소자의 개략적인 구성을 도시하는 단면도.
도10은 상기 지붕 부재의 구성을 도시하는 개략적인 단면도.
도11은 본 실시예의 지붕 부재가 장착된 외관을 도시하는 도면.
도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명
101, 201, 401 : 지붕 부재 일체형 태양 전지 또는 지붕 부재
102, 202, 402 : 태양 전지 소자
103, 203, 403 : 접속함
106a, 406a : 처마측 연결부
106b, 406b : 용마루측 연결부
214 : 배선 수납부용 커버
409 : 관통 구멍
1001 : 태양 전지 소자
1002 : 배킹
1003 : 표면 필름
1004 : 충전 재료
실시예 1
(지붕 부재의 형태)
도1은 본 실시예에 의한 지붕 부재의 외관을 도시하는 도면이다. 지붕 부재(101)는 그 전방 표면에 태양 전지 소자(102)를 구비하고 있으며, 도시된 바와 같이 굴곡되어 있다. 특히, 지붕 부재(101)는 지붕에 장착될 때 처마측에 위치된 단부에 U자형 처마측 연결부(106a)를 구비하며, 외부를 향해 다시 절첩된 배선 수납부 커버의 삽입을 위해 삽입부(107)를 추가로 구비한다.
한편, 용마루측에 위치한 단부에서 상기 지붕 부재는 전방 측면에서 직립하도록 굴곡되고 또한 모서리에서 처마측을 향해 다시 절첩된 용마루측 연결부(106b)를 갖는다.
용마루측 연결부(106b)는 U자형으로 굴곡된 공간을 가지며, 커넥터(105)를 갖는 각각의 케이블(104)이 연결되는 접속함(103)은 상기 공간에 부착된다. 상기 공간은 외부로 개방되어 있다. 태양 전지 소자(102)의 출력 라인은 접속함(103) 내부의 케이블(104)에 연결된다.
(연결부의 상세 설명)
상기 연결부의 단면도가 도2에 도시된다.
지붕 부재(101a)의 용마루측 연결부(106b)는 싸개식(sheathing) 지붕널(110) 상에 클립(108)을 유지시킴으로써 고정된다. 다른 지붕 부재(101b)의 처마측 연결부(106a)는 지붕 부재(101a)의 용마루측 연결부(106b)의 단부와 이음 결합된다. 커넥터(105)를 갖는 각각의 케이블(104)이 연결되는 접속함(103)은 지붕 부재(101a)의 용마루측 연결부(106b) 내에 장착된다. 이들 전기 요소들을 바람, 비 등으로부터 보호하기 위해, 배선 수납부를 보호하기 위한 L자형 보호 커버(109)가 배선 수납부용 보호 커버의 삽입을 위해 삽입부(107) 내로 끼워진다.
(장착 방법)
도3은 본 실시예의 장착 방법을 도시한다.
1. 수평 방향 및 상기 들보를 향한 방향으로의 연결
(1) 다수의 체결구(206)는 중도리(purlin) 상에서 고정되고, 싸개식 지붕널(207)은 서까래(rafter)들 사이에 고정된다.
(2) 처마에 가장 근접한 지붕 부재(201)는 그 위로 놓이는 처마측 연결부를 갖는 처마 아라베스크(eave arabesque; 209)와 결합되고, 지붕 부재(201)의 용마루측 연결부는 유지 클립(208)에 의해 고정된다.
(3) 수평 방향으로 배치된 2개의 지붕 부재(201) 사이의 연결부는 조인트 드립 판(210)과 조인트 커버(211) 사이에 삽입된다. 조인트 드립 판(210)은 상기 드립 판(210)과 지붕 부재(201) 사이의 간격을 통해 물이 침투하는 것을 방지하도록 중첩부에 방수 밀봉부(212)를 갖는다. 상기 드립 판은 조인트 커버(211)와 결합하기 위한 결합부를 또한 구비한다.
(4) 상기 조인트 커버는 좌우측 모서리에서 U자형으로 내부를 향해 다시 절첩된 부분을 갖는다. 조인트 커버(211)는 조인트 커버의 좌우측 절첩부가 조인트 드립 판(210)의 결합부(213)와 결합되도록 처마측으로부터 용마루측으로 활주되는 방식으로 장착된다. 조인트 커버(211)의 용마루측 모서리는 직립하여 용마루측에 인접한 지붕 부재에 의해 유지되도록 굴곡된다. 조인트 커버(211)의 처마측 연결부(214)는 이하에 설명되는 (도시되지 않은) 마무리 커버가 상기 조인트 커버와 결합부(213) 사이에 삽입되기 전에 거의 수평으로 유지된다. 마무리 커버가 깊이 삽입된 후, 하부 모서리는 상기 마무리 커버가 하향 활주되는 것을 방지하도록 굴곡된다. 마무리 커버를 제거하기 위해, 조인트 커버 모서리(214)는 거의 수평 상태로 다시 펴진다.
(5) 일직선으로 수평 배치된 지붕 부재(201)가 고정된 후, 후속 용마루측 선상의 지붕 부재(201)의 처마측 연결부는 처마측 상의 인접 지붕 부재의 용마루측 연결부와 연속적으로 연결된다.
(6) 이어서, 태양 전지 지붕 부재(201)의 커넥터(205)가 연결된다.
2. 박공 모서리의 전기 접속
박공 모서리에 설정된 지붕 부재의 연결에 대해 설명한다.
도4는 본 실시예에 의한 지붕 부재의 박공 마무리부 근처의 구성을 도시하는 개략적인 사시도이다.
상기 박공에 가장 근접한 지붕 부재 또는 더미 판(301)은 박공널(bargeboard; 306)에 일치하도록 박공측 단부에서 굴곡된다. 박공널(306)은 박공 커버(305)에 의해 덮인다. 태양 전지의 동력을 집으로 유동하기 위한 도입선 케이블(302)은 박공 커버(305) 내에 위치된다.
박공 커버(305) 내의 케이블(302)은 직렬 연결된 태양 전지의 개수가 충분하다면 실내 스위치 판으로 배선 연결되며, 직렬로 연결된 추가 태양 전지를 필요로 하는 케이블은 수직 인접 라인 내에 태양 전지와 연결되도록 배치된다. 연결되는 지붕 부재가 박공과 이격되어 있다면, 연장 케이블이 소정의 위치에 존재하고 상기 박공 커버로부터 연장하는 도입선 케이블(302)로써 이와 연결되는 데에 사용된다. 이러한 경우, 연장 케이블은 수평 배열된 지붕 부재의 용마루측 연결부 내에서 연결 접속(route)된다. 지붕 부재의 배선은 이러한 방법으로 종료된다.
3. 마무리 커버의 부착
최종적으로, 배선 수납부용 커버(214)와 마무리 커버(215)는 도5에 도시된 바와 같이 부착된다.
각 배선 수납부 커버(214)는 상기 지붕 부재 내로 삽입되는 부분과 그 속에 수납된 배선을 가리고 보호하기 위한 부분을 형성하기 위해 L자형으로 굴곡된다.
커넥터(205)를 통해 각각 연결된 케이블(204)은 용마루측 연결부 내로 눌러지고, 배선 수납부 커버(214)의 한 측면은 지붕 부재(201)의 처마측 단부에 구비된 배선 수납부 커버의 삽입을 위한 커버 삽입부 내로 삽입된다. 상기 커버는 탈착가능하며, 따라서 배선의 유지보수 및 검사를 용이하게 한다.
이어서, 마무리 커버(215)가 부착된다. 상기 커버는 이미 고정된 조인트 커버(211)와 그 아래에 존재하는 결합부(213; 도3 참조) 사이의 간격 내로 활주되는 방식으로 삽입된다. 이어서, 조인트 커버(211)의 처마측 단부는 도3의 점선 부분에서 하향 굴곡되어, 마무리 커버(215)가 아래로 미끄러지는 것을 방지한다. 도11은 본 실시예의 지붕 부재가 장착되는 완전한 상태를 도시한다.
지붕 부재(501) 뿐만 아니라 이에 결합되는 태양 전지를 갖지 않는 부재 부재, 즉 더미 판(502)은 박공 마무리부 등의 처리를 필요로 하는 부분에서 사용된다. 이러한 방법으로, 본 발명에 의한 지붕 부재는 종래의 금속 지붕 부재로써 혼합되는 바와 같이 지붕 이음된다하더라도 부적절하지 않게 장착될 수 있다.
박공 부분에 수집된 배선 부재는 스위치 판(503)에 연결된 집 내로 도입된다. 전력 발생 시스템은 인버터(inverter; 504)가 상기 스위치 판(503)에 추가로 연결되는 배치로 제작되며, 상기 전력은 상기 전력 시스템에 공급되거나 또는 실내용으로 소비된다.
본 발명은 상기 배선 작업이 지붕 부재의 전방 측면으로부터 수행될 수 있게 하는 구성을 현실화하므로, 설치 작업성은 향상되고 배선의 유지보수 및 검사가 용이하게 달성된다. 예컨대, 직렬로 수평 배치된 일련의 지붕 부재의 태양 전지 소자에서 고장이 발생할 때, 상기 태양 전지 소자는 하나씩 용이하게 검사될 수 있다. 결함 있는 지붕 부재가 특정되면, 상기 부분에서의 전기 접속은 단속될 수 있고, 케이블에 의해 결함 있는 지붕 부재의 전후에 상기 지붕 부재를 상호 연결시킴으로써 일시적인 복원이 수행될 수 있다.
본 발명의 지붕 부재는 연장 케이블을 배선 수납부 내에 위치시킴으로써 중앙 부분에 위치된 지붕 부재를 상기 스위치 판에 직접 연결시키는 것과 같은 시스템의 요구 조건을 충족시키는 복잡한 배선 형상에도 용이하게 된다.
(지붕 부재의 구성)
부재 부재의 구성을 개략적으로 도시한 단면도가 도10에 도시되어 있다. 도10에서, 도면 부호 1001은 태양 전지 소자를, 도면 부호 1002는 후방 부분을, 도면 부호 1004는 충전 재료를 나타낸다. 지붕 부재 일체형 태양 전지와 상기 지붕 부재를 구성하는 부재들과 이들을 장착하는 데에 사용되는 부재들이 이하에서 설명된다.
1. 지붕 재료를 형성하는 부재들
(1-1. 배킹)
배킹용 재료는 종래의 금속 지붕과 유사한 강판과 비철 금속 판 중에서 선택될 수 있다.
강판의 예로는 표면 처리 또는 코팅된 강판, 다른 요소를 함유하는 특정 강판 또는 그 합금, 및 단열 재료 등으로 덮인 복합 강판이 포함된다. 보다 상세하게는, 상기 재료는 용융 전기 아연 도금 강판, 갈판(galphan), 아연 도금 강판, 용융 알루미늄 강판, 구리 도금 강판, 탄화불소 수지 강판, 스테인레스 강판, 제진 강판, 단열 아연 도금 철판, 내후성 강판, 및 전술한 코팅된 강판 중에서 선택된다. 비철 재료의 특정 예로는 구리 판, 알루미늄 합금 판, 아연 합금 판, 납 판, 및 티타늄 판이 있다.
(1-2. 태양 전지 소자)
본 발명에 사용되는 태양 전지는 단결정, 다결정, 미세 결정, 및 비정질 형태 중의 어느 하나일 수도 있다. 또한, 태양 전지는 실리콘 기본 재료 또는 화합물 기본 재료 중의 하나일 수도 있다.
다른 것들 중에서, 비정질 실리콘 태양 전지는 가요성을 가지고 열에 의한 열화를 회복할 수 있으므로 지붕용으로 선호된다.
도9는 본 발명에서 양호하게 사용되는 태양 전지 소자의 예로서의 비정질 실리콘 태양 전지의 단면도이다. 태양 전지는 후방 반사 층(902), 반도체 층(903), 투명 전도 층(904) 및 기판(901) 상의 집전 전극(905)의 라미네이션(lamination) 구성으로 제조된다.
기판(901)용 재료는 스테인레스 강과 같은 금속 및 폴리이미드와 같은 수지 중에서 선택된다.
전극 및 반사 층으로 작용하는 알루미늄 또는 은으로 제조된 금속 층(902)이 기판(901)의 표면에 형성된다. 산화 아연 등으로 제조된 투명 전도 층이 상기 금속 층 위에 추가로 구비될 수도 있다.
반도체 층(903)용 재료는 비정질 실리콘, 비정질 실리콘 게르마늄, 비정질 실리콘 탄소 등으로부터 선택된다. 반도체 층(903)은 플라즈마 개량 CVD 방법, 열적 CVD 방법, LPCVD 방법, 스퍼터링 방법, 증착 방법 등에 의해 제조된다.
ITO 등으로 제조된 투명 전극은 반도체 층(903) 상에 구비된다. 전도성 페이스트(paste), 금속 배선, 땜납 등으로 구성된 집전 전극은 상기 투명 전극 상에 구비된다.
(1-3. 충전 재료)
충전 재료의 양호한 예로는 EVA(에틸렌-비닐 아세테이트), EEA(에틸렌-에틸아크레이트), PVB(폴리비닐 부티랄) 등이 있다. 이러한 재료는 부직 유리 섬유 또는 실리카 등과 같은 무기물 입자와 조합하여 사용될 수도 있다. 태양 전지 소자의 기판이 도전성일 때, PET(폴리에틸렌 테레프탈레이트) 등의 절연 필름은 배킹(1002)으로의 전기 절연을 유지하기 위해 태양 전지 소자(1001)와 배킹(1002) 사이에 삽입될 필요가 있다.
(1-4. 표면 필름)
표면 필름(1003)의 재료는 테트라플루올에틸렌(TFE), 테트라플루오로에틸렌-에틸렌 공중합체(ETFE), 폴리플루오로비닐, 폴리클로로프루오로에틸렌(CTFE) 등으로부터 선택된다. 이들은 자외선 흡수제(ultraviolet absorber)와 함께 사용될 수도 있다. 충전 재료의 점착성을 향상시키기 위해, 표면 막의 표면은 코로나 방전 처리 등에 의해 거칠게(roughen) 해도 좋다. 상기 표면 필름은 양호하게는 굴곡될 수 있도록 무방향성 필름이다.
(1-5. 라미네이션)
전술한 구성 요소들은 진공 라미네이션에 의한 열 및 압력 하에 적층 및 가압된다. 그 후, 배킹(1002)은 소정의 형상으로 절첩 작업을 받게 된다.
(1-6. 접속함)
접속함(1005)용 재료는 노릴(Noryl), 폴리카보네이트, 폴리아미드, 폴리아세탈, 변성 PPO, 폴리에스테르, 폴리아릴레이트, 불포화 폴리에스테르, 페놀계 수지, 에폭시 수지, 공업용 플라스틱, ABS 수지, PP, PVC 등으로부터 선택된다.
전기 누전을 방지하기 위해, 접속함(1005)의 내부는 에폭시 수지 기본 접착제, 실리콘 기본 포팅제(potting agent), 실리콘 기본 접착 밀봉제, 실리콘 함유 RTV 고무 등으로부터 선택된다.
2. 장착에 관계된 부재
장착에 관계된 부재들은 도3에 도시된 바와 같이 서까래(206), 싸개식 지붕널(207), 조인트 드립 판(210), 조인트 커버(214), 유지 클립(208) 및 처마 아라베스크(209)와, 도5에 도시된 바와 같이 배선 수납부 커버(214)와 마무리 커버(215)를 포함하고 있다.
(2-1. 서까래)
목재 재료, 강재 프레임 등으로 제조된 공지된 서까래가 사용된다.
(2-2. 싸개식 지붕널)
싸개식 지붕널용 재료는 평평한 목재 싸개식 지붕널, 모르타르, 목모시멘트판, 합판, 또는 시멘트 칩과 같이 지붕에 통상 사용되는 임의의 재료가 될 수 있다. 폴리에스테르 포움, 폴리우레탄 포움, 폴리에틸렌 포움, 유리솜 또는 단열 판과 같은 단열 재료는 상기 지붕 부재가 가열될 때 비정질 실리콘 태양 전지의 성능 저하를 회복시키는 데에 효과적인 전술한 재료들과 함께 사용될 수 있다. 또한, 내습 재료, 단열 포움 등이 이와 같은 싸개식 지붕널 위에 위치될 수도 있다.
(2-3. 조인트 드립 판)
조인트 드립 판용 재료는 전술한 바와 같이 지붕 부재 일체형 태양 전지와 지붕 부재의 배킹용으로 강판 및 비철 금속 판과 같은 재료로부터 선택된다. 조인트 드립 판은 양호하게는 물이 싸개식 지붕널로 누설되는 것을 방지하는 방수 밀봉부를 구비한다. 조인트 드립 판과 조인트 커버는 태양 전지 모듈들을 상호 수평으로 중첩 및 결합함으로써 플래싱이 수행된다면 생략될 수도 있다.
(2-4. 조인트 커버, 배선 수납부 커버 및 마무리 커버)
이들 부재용 재료는 전술한 재료로부터 또한 선택될 수도 있다. 그러나, 조인트 커버는 그 모서리에서 용이하게 굴곡되거나 펴질 필요가 없다.
(2-5. 유지 클립 및 처마 아라베스크)
이들 부재들은 공지된 재료로부터 선택될 수 있다.
실시예 2
배선 수납부 내에 접속함을 위치시키지 않고서 상기 배선 수납부 내에 단지 케이블 및 커넥터만을 위치시키는 때에, 처마-용마루 방향으로 용이하게 전기 접속이 수행될 수 있다. 본 실시예는 접속함의 위치가 변한다는 것을 제외하고는 실시예 1과 거의 동일한 구성으로 제조된다.
도6 및 도7은 각각 본 발명에 의한 지붕 부재의 전방 표면 및 후방 표면의 외관을 도시하는 도면이다.
후방 표면에 관한 도7에 도시된 바와 같이, 본 실시예의 접속함(403)은 지붕 부재(401)의 태양 전지 소자(402)의 표면에 대향하는 후방 측면 상에 위치된다.
각 접속함(403)으로부터 연장된 케이블(404)은 배선 수납부 내로 안내되도록 지붕 부재(401)의 처마측 상에 위치된 연결부 내에 형성된 관통 구멍(409) 내로 넣어진다. 결합부 내에 구비된 관통 구멍(409)은 비 등의 누설을 방지하기 위해 실리콘 밀봉제에 의해 밀봉된다.
전방 표면에 관한 도6에 도시된 바와 같이, 연결된 위치의 용마루측 연결부는 각각이 용마루측에 인접한 지붕 부재의 케이블이 배선 수납부를 통과할 수 있게 하는 노치(408)를 구비한다. 또한, 유사한 노치들이 배선 수납부 커버 내에 제공된다.
본 실시예의 제작 공정은 다음과 같다. 즉, 후방 보강 판은 상기 접속함이 결합되는 위치에 관통 구멍을 형성하고 또한 케이블이 통과하는 위치에 관통 구멍과 노치를 형성하도록 예비 처리되며, 이어서 상기 후방 보강 판은 태양 전지 소자에 결합된다.
배선용 구리 박판(foil)은 상기 접속함의 위치에 위치되고 태양 전지 소자의 후방 표면에 위치된다.
다른 관점에 관하여는, 본 실시예는 실시예 1과 동일한 재료와 동일한 설치 방법을 사용한다.
도8은 본 실시예에 의한 지붕 부재의 연결부와 배선 수납부 근처의 구성을 개략적으로 도시하는 단면도이다. 용마루측 지붕 부재(401a)의 각 접속함(403)에 연결된 케이블(404)은 전술한 관통 구멍 및 노치를 통해 처마측 지붕 부재(410b)의 배선 수납부로 이어진다. 이러한 배치는 용마루-처마 방향으로의 접속을 달성한다.
본 실시예의 지붕 부재가 지붕 이음 단부에 사용될 때, 실시예 1과 같이 직렬로 수평 연결된 지붕 부재의 스트링(string)은 용마루측 또는 처마측 상에 추가로 위치된 다른 스트링과 직렬로 연결될 수 있다.
본 실시예에서 상기 접속함은 바람이나 비에 노출되기 쉽지 않은 위치에 위치되므로, 본 실시예는 크기가 큰 접속함 및 염가의 접속함을 사용할 수 있게 한다. 배선 수납부가 작은 용량으로 제조되므로, 본 실시예는 다양한 설계를 채택할 수 있다.
지붕 부재 일체형 태양 전지 또는 지붕 부재를 일부를 겹쳐 시공함으로써, 종래 기술보다 강우 차단이 보다 확실해 졌고, 또한 지붕 표면이 단일 평면으로 구성되지 않으므로 보다 바람직한 외관을 얻을 수 있었다.
지붕 부재 일체형 태양 전지 또는 지붕 부재가 후방 표면 보강판, 태양 전지 소자, 태양 전지 소자를 충전하기 위한 충전 재료 및 표면 필름으로 구성되기 때문에, 신뢰성이 높게 태양 전지와 지붕 부재를 일체화할 수 있고, 가공성이 높을 뿐만 아니라 비용이 저렴한 지붕 부재 일체형 태양 전지 또는 지붕 부재를 제조할 수 있다.
Claims (38)
- 태양 전지 모듈에 있어서,태양 전지 모듈의 배킹의 양 대향 측면은 처마측 연결부와 용마루측 연결부를 형성하도록 굴곡되고, 용마루측 연결부는 지붕 부재의 전방 표면의 측면 상으로 개방되고, 용마루측 결합부에 전기 배선이 이루어지는 것을 특징으로 하는 태양 전지 모듈.
- 제1항에 있어서, 상기 태양 전지 모듈은 배킹과, 충전 재료와, 태양 전지 소자와, 표면 필름과, 출력 도입부를 갖는 것을 특징으로 하는 태양 전지 모듈.
- 제2항에 있어서, 상기 출력 도입부는 상기 용마루측 연결부 내에 구비되는 것을 특징으로 하는 태양 전지 모듈.
- 제2항에 있어서, 상기 출력 도입부는 상기 배킹의 후방 표면 상에 구비되는 것을 특징으로 하는 태양 전지 모듈.
- 제4항에 있어서, 상기 처마측 연결부는 상기 출력 도입부로부터 연장된 배선이 통과할 수 있는 관통 구멍을 가지며, 상기 용마루측 연결부는 용마루측에 인접한 다른 태양 전지 모듈로부터 연장된 배선이 통과할 수 있는 노치를 가지는 것을 특징으로 하는 태양 전지 모듈.
- 제5항에 있어서, 상기 관통 구멍은 밀봉제에 의해 밀봉되는 것을 특징으로 하는 태양 전지 모듈.
- 제2항에 있어서, 상기 태양 전지 소자는 비정질 실리콘 태양 전지인 것을 특징으로 하는 태양 전지 모듈.
- 제7항에 있어서, 상기 비정질 실리콘 태양 전지는 적어도 하나의 기판과, 금속 층, 반도체 층, 투명 전극 및 집전 전극을 갖는 것을 특징으로 하는 태양 전지 모듈.
- 제2항에 있어서, 상기 태양 전지 소자는 게르마늄 및/또는 탄소를 함유하는 것을 특징으로 하는 태양 전지 모듈.
- 제2항에 있어서, 상기 배킹은 금속 판인 것을 특징으로 하는 태양 전지 모듈.
- 제1항에 있어서, 상기 모듈은 상기 용마루측 연결부의 개구를 밀폐하기 위한 커버를 구비하는 것을 특징으로 하는 태양 전지 모듈.
- 제2항에 있어서, 상기 출력 도입부의 내부는 전기 절연체로 충전되는 것을 특징으로 하는 태양 전지 모듈.
- 제1항에 있어서, 상기 모듈은 상기 배킹과 상기 태양 전지 소자 사이에 전기 절연체를 구비하는 것을 특징으로 하는 태양 전지 모듈.
- 제1항에 있어서, 상기 충전 재료의 내부 또는 표면은 부직 유리 섬유를 구비하는 것을 특징으로 하는 태양 전지 모듈.
- 태양 전지 모듈을 제조하는 방법에 있어서,태양 전지 소자, 충전 재료 및 배킹 상의 표면 필름을 적층시키는 단계와,열로써 진공 라미네이션을 수행하는 단계와,출력 도입부를 수광 표면에 고정시키는 단계와,상기 배킹의 양 대향 표면을 굴곡시켜 처마측 연결부와 용마루측 연결부를 형성시키는 단계를 포함하고,상기 용마루측 연결부는 전방 표면측 상에서 개방되고, 상기 출력 도입부는 용마루측 연결부 내에 위치되는,것을 특징으로 하는 태양 전지 모듈의 제조 방법.
- 태양 전지 소자가 배킹 상에 고정되는 태양 전지 모듈을 포함하는 지붕 부재에 있어서,상기 태양 전지 모듈의 배킹의 양 대향 측면이 굴곡되어 처마측 연결부와 용마루측 연결부를 형성하고, 상기 용마루측 연결부는 상기 지붕 부재의 표면 측면 상에서 개방되고, 용마루측 연결부 내에서 전기 배선이 수행되는 것을 특징으로 하는 지붕 부재.
- 제16항에 있어서, 상기 지붕 부재는 배킹과, 충전 재료와, 태양 전지 소자와, 표면 필름과, 출력 도입부를 갖는 것을 특징으로 하는 지붕 부재.
- 제17항에 있어서, 상기 출력 도입부는 상기 용마루측 연결부 내에 구비되는 것을 특징으로 하는 지붕 부재.
- 제17항에 있어서, 상기 출력 도입부는 상기 배킹의 후방 표면 상에 구비되는 것을 특징으로 하는 지붕 부재.
- 제19항에 있어서, 상기 처마측 연결부는 상기 출력 도입부로부터 연장된 배선이 통과할 수 있는 관통 구멍을 구비하며, 상기 용마루측 연결부는 용마루측에 인접한 다른 태양 전지 모듈로부터 연장된 배선이 통과할 수 있는 노치를 구비하는 것을 특징으로 하는 지붕 부재.
- 제20항에 있어서, 상기 관통 구멍은 밀봉제에 의해 밀봉되는 것을 특징으로 하는 지붕 부재.
- 제17항에 있어서, 상기 태양 전지 소자는 비정질 실리콘 태양 전지인 것을 특징으로 하는 지붕 부재.
- 제22항에 있어서, 상기 비정질 실리콘 태양 전지는 적어도 하나의 기판과, 금속 층, 반도체 층, 투명 전극 및 집전 전극을 구비하는 것을 특징으로 하는 지붕 부재.
- 제17항에 있어서, 상기 태양 전지 소자는 게르마늄 및/또는 탄소를 함유하는 것을 특징으로 하는 지붕 부재.
- 제17항에 있어서, 상기 배킹은 금속 판인 것을 특징으로 하는 지붕 부재.
- 제16항에 있어서, 상기 지붕 부재는 상기 용마루측 연결부의 개구를 밀폐하기 위한 커버를 구비하는 것을 특징으로 하는 지붕 부재.
- 제17항에 있어서, 상기 출력 도입부의 내부는 전기 절연체로 충전되는 것을 특징으로 하는 지붕 부재.
- 제16항에 있어서, 상기 부재는 상기 배킹과 상기 태양 전지 소자 사이에 전기 절연체를 구비하는 것을 특징으로 하는 지붕 부재.
- 제16항에 있어서, 상기 충전 재료의 내부 또는 표면은 부직 유리 섬유를 구비하는 것을 특징으로 하는 지붕 부재.
- 태양 전지 소자가 수지로써 배킹 상에서 고정되고 전방 표면측으로 동력을 도입시키기 위한 출력 도입부를 갖는 태양 전지 모듈을 포함하는 지붕 부재를 제조하는 방법에 있어서,상기 방법은 상기 배킹의 양 대향 측면을 굴곡시켜 처마측 연결부와 용마루측 연결부를 형성시키는 단계를 포함하며,상기 용마루측 연결부는 전방 표면측 상에서 개방되고, 상기 출력 도입부는 용마루측 연결부 내에 위치되는,것을 특징으로 하는 지붕 부재 제조 방법.
- 상기 태양 전지 모듈의 배킹의 양 대향 측면이 굴곡되어 처마측 연결부와 용마루측 연결부를 형성시키고 상기 용마루측 연결부가 지붕 부재의 표면측 상에서 개방되도록, 태양 전지 소자가 배킹 상에 고정되는 태양 전지 모듈과 지붕 부재를 장착하는 방법에 있어서,각각이 용마루측 연결부 내에 전기 배선을 갖는 다수의 지붕 부재를 조인트 드립 판과 조인트 커버 사이에 상기 지붕 부재를 삽입시키는 방식으로 상호 수평 연결시키는 단계와, 상기 용마루측 연결부 내의 각 지붕 부재의 배선을 연결시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 장착 방법.
- 상기 태양 전지 모듈의 배킹의 양 대향 측면이 굴곡되어 처마측 연결부와 용마루측 연결부를 형성시키고 상기 용마루측 연결부가 지붕 부재의 표면측 상에서 개방되도록, 태양 전지 소자가 배킹 상에 고정되는 태양 전지 모듈과 지붕 부재를 장착하는 방법에 있어서,각각이 용마루측 연결부 내에 전기 배선을 갖는 다수의 지붕 부재를 각 지붕 부재의 처마측 연결부와 용마루측 연결부를 이음 연결하는 방식으로 상호 연결시키는 단계와, 상기 용마루측 연결부 내의 각 지붕 부재의 배선을 연결시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 장착 방법.
- 제31항에 있어서, 상기 용마루측 연결부의 개구는 커버에 의해 밀폐되는 것을 특징으로 하는 장착 방법.
- 제32항에 있어서, 상기 용마루측 연결부의 개구는 커버에 의해 밀폐되는 것을 특징으로 하는 장착 방법.
- 제31항에 있어서, 외부로 동력을 도입시키기 위한 출력 도입부는 상기 배킹의 후방 표면 상에 구비되고, 상기 장착 방법은 상기 출력 도입부에 부착된 배선이 상기 처마측 연결부 내에 구비된 관통 구멍을 통해 통과하여 상기 배선이 전방 표면측으로 안내될 수 있게 하는 단계를 포함하고 있으며, 이럼으로써 상기 배선을 처마측 연결부 내에 위치시키도록 하는 장착 방법.
- 제32항에 있어서, 외부로 동력을 도입시키기 위한 출력 도입부는 상기 배킹의 후방 표면 상에 구비되고, 상기 장착 방법은 상기 출력 도입부에 부착된 배선이 상기 처마측 연결부 내에 구비된 관통 구멍을 통해 통과하여 상기 배선이 전방 표면측으로 안내될 수 있게 하는 단계를 포함하고 있으며, 이럼으로써 상기 배선을 처마측 연결부 내에 위치시키도록 하는 장착 방법.
- 태양 전지 및 이에 상호 전기 접속된 지붕 부재 일체형 태양 전지를 수리하기 위한 방법에 있어서,고장이 검출된 지붕 부재 일체형 태양 전지와 그 양 측면에 인접한 지붕 부재 일체형 태양 전지들 사이의 전기 접속을 해제시키는 단계와, 양 측면에 인접한 상기 지붕 부재 일체형 태양 전지를 상호 전기 접속시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 수리 방법.
- 전력 발생 시스템에 있어서,태양 전지 모듈의 배킹의 양 대향 측면이 굴곡되어 처마측 연결부와 용마루측 연결부를 형성하고, 용마루측 연결부가 지붕 부재 표면의 측면 상에서 개방되고, 상기 용마루측 연결부 내에서 전기 배선이 수행되는 태양 전지 모듈과,상기 태양 전지 모듈에 연결된 동력 변환 장치를,포함하는 것을 특징으로 하는 전력 발생 시스템.
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