KR20070117614A - 집적형 태양전지 루핑 시스템 및 제조방법 - Google Patents

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KR20070117614A
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KR1020077022301A
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폴 엘 가비슨
도날드 비 워필드
존 에이치 볼게무트
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비피 코포레이션 노쓰 아메리카 인코포레이티드
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Abstract

집적형 태양전지 루핑 시스템은 태양전지 그룹들의 스트립들로 구성된다. 각 스트립은 소정 길이의 플렉시블 방수 재료 기판으로 구성된다. 기판 상에 제1 본딩 재료 층이 놓여지고 그 위에 미리 배선된 광전지 (PV 셀) 의 그룹이 위치된다. 제2 본딩 재료 층을 도포하고, 각 PV 셀의 그룹 위의 제2 본딩 재료 층 상에 개별적인 강성 유리 시트가 놓여진다. 그후, 열 및 진공을 가하여 본딩 재료를 용융시킴으로써, PV 셀의 그룹 및 유리 시트를 기판 상에 접착하여 그 위에 이격된 태양전지 그룹들을 형성한다. 그후, 스트립을 접어서 팬-폴드 구성으로 만들어서 취급할 수 있다.
태양전지 루핑 시스템, 방수 재료, 팬-폴드 구성, 광전지

Description

집적형 태양전지 루핑 시스템 및 제조방법{INTEGRATED SOLAR CELL ROOFING SYSTEM AND METHOD OF MANUFACTURE}
이 출원은 2005년 3월 11일자로 출원된 미국 특허 가출원 제60/661,120호를 우선권 주장한다.
본 발명은 집적형 태양전지 루핑 시스템에 관한 것이며, 그 양태들 중 하나는, 그 표면상에 일체로 형성된 복수의 강성 태양전지 회로들 또는 그룹들을 갖는 플렉시블 루핑 재료 또는 피막을 포함하는 집적형 태양전지 루핑 시스템 및 그 제조방법에 관한 것으로서, 강성 태양전지 그룹들은 서로 이격되어 전기적으로 상호접속되어 있으므로, 루핑 재료를 접어서 팬-폴드 패키지 (fan-fold package) 로 만듦으로써 강성 태양전지 그룹들을 하나를 나머지의 상단에 "적층"하여 시스템의 수송 및 설치를 도울 수 있다.
최근, 태양 에너지를 유용한 전기 에너지로 직접 변환하기 위한 광전지 등에 있어서 상당한 진보가 이루어지고 있다. 통상적으로는, 투명 시트 (예컨대, 유리, 플라스틱 등) 와 받침 재료 (backing material) 시트 사이에 이들 광전지를 복수개 봉입함으로써, 관리가능한 사이즈 (예컨대, 21/2'×5') 의 평평한 직사각형 모 듈 ("적층체" 또는 "패널"이라고도 함) 을 형성한다.
이는 기존의 구조물 (예컨대, 집, 빌딩 등) 의 지붕에 통상 설치되어 그러한 구조물에 사용되는 전기 에너지의 적어도 일부 또는 전부를 제공하는 태양전지 모듈의 타입이다. 종래 기술에서 알 수 있는 바와 같이, 뾰족하거나 평평한, 기존의 구조물의 지붕은, 통상, 방수 루핑 재료 (예컨대, 지붕널, 방수 피막 등) 로 덮여지는 기판 (예컨대, 합판 루핑재 등) 으로 형성된다. 태양전지 모듈을 설치하기 위해, 먼저 루핑 재료의 상단에 지지체 또는 "스탠드오프 (stand-off)" 를 부착한 후, 모듈을 그 각각의 지지체에 고정시킨다. 모듈을 제자리에 둔 후, 현장에서 그들을 함께 전기적으로 배선하여 지붕 위에 태양전지 어레이 (solar array) 를 완성한다.
기존의 지붕 위의 개별적인 태양전지 모듈의 시스템의 사용은 여러 환경에서 성공적임이 입증되었지만, 이러한 시스템의 실제 설치는 비교적 고가이며 시간 소모적일 수 있다. 즉, 이러한 타입의 통상적인 설치시에는, 루핑 재료의 상단에 복수의 지지체 (예컨대, 레일, "스탠드오프" 등) 를 장착할 것이 요구된다. 지지체 자체의 비용 및 지붕 위에 지지체를 적절히 설치하기 위해 필요한 노동력 이외에도, 지지체의 부착은 일반적으로 루핑 재료의 다수의 관통을 필요로 하며, 그리하여 적절히 완성되지 않으면 지붕의 방수 완전성에 악영향을 미칠 수 있다. 또한, 이러한 태양전지 시스템에서는 하나 이상의 모듈을 일반적으로 사용하기 때문에, 모듈들이 지붕 위에 설치된 후에 현장에서 모듈들이 전기적으로 상호접속되어야만 한다. 인지되는 바와 같이, 숙련된 기술자이더라도 이것은 시간 소모적 일 수 있으며, 따라서 시스템의 전체 비용을 실질적으로 상승시킨다.
최근, 많은 이러한 설치 걱정에 대처하기 위해 "집적형 태양전지 루핑 시스템" 이 제안되어 있다. 기본적으로, 이러한 시스템은, 플렉시블 루핑 재료의 시트상으로 복수의 플렉시블 태양전지 모듈을 장착하는 것을 수반하고 (예컨대, 미국 특허 제4,860,509호; 미국 특허 제5,482,5691; 및 PCT 공보 WO 2004/066324 A2), 루핑 재료는 지붕에 대한 주요 방수층으로서 기능한다. 제조시에 플렉시블 루핑 재료의 시트 상에 복수의 플렉시블 모듈들을 부착함으로써, 공장에서 시스템이 조립됨에 따라 모듈들을 함께 전기적으로 배선할 수 있다. 이는 루핑 재료가 지붕 상에 놓임에 따라, 수개의 모듈들이 제자리에 놓일 수 있기 때문에, 양호한 품질 제어를 제공하며 현장에서의 실질적인 설치 시간을 절약하게 한다.
또한, 모듈 자체의 외표면 (예컨대, 플렉시블 투명 플라스틱 시트 등) 과, 모듈이 장착되는 루핑 재료 모두가 플렉시블하기 때문에, 전체 집적형 태양전지 루핑 시스템은 감겨져서 수송된 후에 펼쳐져서 설치될 수 있다. 시스템이 지붕 자체에 대해 주요 방수층을 제공하는 플렉시블 루핑 재료로 펼쳐짐에 따라, 전기적으로 상호접속된 다수의 모듈들이 한번에 지붕의 기판 (예컨대, 합판) 상에 직접 설치될 수 있기 때문에, 이 역시도 시간을 절약한다. 즉, 루핑 재료는 일반적으로 지붕에 대해 필요한 지붕널, 시트감 등을 대신한다. 집적형 루핑 시스템의 단일 롤에 포함되는 것보다 더 많은 모듈이 필요한 경우, 인접하는 롤들의 각각의 에지들을 오버랩하고 인접하는 모듈들을 전기적으로 상호접속함으로써 추가적인 롤들이 설치될 수 있다.
이러한 접근방식은 지붕상으로의 개별적인 태양전지 모듈의 설치시에 상당한 시간을 절약하지만, 모듈들 자체에 플렉시블 외층을 사용하는 것은 문제가 있을 수도 있다. 예컨대, 집적형 시스템이 단단히 감겨져서 수송되고 및/또는 펼쳐져서 설치될 때에, 비교적 연질 외층 (예컨대, 얇은 투명 플라스틱의 시트) 이 긁혀지거나 다른 방식으로 손상될 수도 있으며, 또는 설치 후 파편의 트래픽에 의해 벗겨질 수도 있다. 또한, 플렉시블 플라스틱 외층은 장기 사용후에 수분을 흡수하거나 변색 등이 이루어질 수 있어서 모듈의 효율에 악영향을 미칠 수도 있다. 게다가, 플렉시블 플라스틱 층은 그 동작 수명 동안 얼룩질 경우에 세정 문제가 있을 수도 있다.
집적형 태양전지 루핑 시스템의 모듈에 대해 플렉시블 외표면을 사용하는 이러한 관심의 일부는, 미국 특허 제5,482,569호에서, 집적형 루핑 재료가 지붕 위에 설치된 후에, 강화 유리의 타일을 그 위에 놓고 집적형 태양전지 루핑 재료의 태양전지 모듈에 부착한다는 것이 개시되어 있다. 모듈에 강성 유리 외층을 제공함으로써, 모듈을 그 동작 수명 동안 엘리먼트들에 대항하여 보다 양호하게 보호한다. 그러나, 불행하게도, 태양전지 모듈 자체가 설치된 후에 고체 유리 타일을 설치하는 것은 설치 과정에 추가적인 단계를 부가하므로, 이는 시스템의 전체 비용을 상승시킨다. 또한, 고체 유리 시트는, 상기에서 참조된 특허 및 특허 출원에 의해 교시된 바와 같이 수송 및 설치를 위해 감겨지는 시스템의 능력을 배제하기 때문에, 공지된 종래의 집적형 태양전지 루핑 시스템에서의 모듈의 플렉시블 외표면 (즉, 투명 플라스틱) 을 대신할 수 없다.
따라서, 고체 유리 외층의 이점을 이용할 수 있고 동시에 수송 및 설치를 용이하게 하기 위해 패키지화될 수 있는 집적형 태양전지 루핑 시스템에 대한 필요성이 존재한다.
본 발명은 집적형 태양전지 루핑 시스템 및 그 제조 및 설치 방법을 제공한다. 기본적으로, 그 시스템은 미리 배선된 태양전지 회로의 스트립으로 이루어지며, 상기 스트립은 접혀져서 팬-폴드 구성이 되어 수송, 취급 및 설치된다.
보다 구체적으로, 본 발명의 루핑 시스템은 그 위에 형성된 집적형 태양전지 회로들의 스트립들로 구성된다. 각 스트립 (예컨대, 6개의 태양전지 회로, 12개의 태양전지 회로 등) 은 플렉시블 방수 재료 (예컨대, 단일 겹 폴리머, 고무 피막 등) 를 포함하는 소정 길이의 기판으로 이루어지며, 상기 재료는 그 위에 태양전지 회로가 형성되기 전 또는 후에 연속적인 롤의 재료로부터 절단될 수도 있고 또는 다른 방식으로 제공될 수도 있다.
일 실시형태에 있어서, 기판 상에 제1 본딩 재료 (예컨대, 에틸렌 비닐 아세테이트 및 크레인 유리) 층이 놓여지고, 그 위에 미리 배선된 광전지 (예컨대, 72개의 PV 셀) 의 그룹들이 이격되어 있다. PV 셀의 그룹들은 서로 이격되어 인접하는 그룹들 사이에 충분한 갭을 제공함으로써, 기판을 손상시키지 않고 완성 스트립이 접혀져서 소망하는 팬-폴드 구성이 되도록 할 수 있다.
PV 셀의 그룹들은 서로 전기적으로 상호접속되고, PV 셀의 그룹들 및 그 관련 배선 위에 제2 본딩 재료 (예컨대, 에틸렌 비닐 아세테이트) 층이 놓여진다. 그후, 각각의 PV 셀의 그룹들을 커버하도록 제2 본딩 재료 층 상으로 강화 투명 유리 시트들이 위치된다. 상호접속된 PV 셀의 그룹들의 공통 출력은 스트립의 단부에 위치된 접속 박스를 통해 전원 케이블 등에 접속된다.
그후, 조립된 구성요소들은 거기에 진공 및 열을 가함으로써 적층되어서, 조립체로부터 공기를 제거하고 본딩 재료들을 용융 및 가교결합시킴으로써, 개별적인 이격된 태양전지 회로들을 기판에 접착하고; 각 태양전지 회로는 PV 셀의 그룹 및 각각의 유리 커버 시트에 의해 형성된다. 셀 그룹들은 한번에 하나로 적층될 수도 있지만, 시간 및 비용을 모두 절약하기 위해 단일 동작으로 하나 보다 많은 셀 그룹으로 적층하는 것이 바람직하다.
스트립이 일단 완성되면, 그것은 접혀져서 팬-폴드 구성으로 될 수 있으며, 취급, 수송 및 설치를 용이하게 하기 위해 모든 셀 그룹들이 하나가 다른 하나의 상단에 비교적 수직으로 적층되도록, 셀 그룹들 상의 유리 시트들이 서로에 대해 실질적으로 평평하게 놓여진다. 일단 현장에서 스트립이 펼쳐지면, 플렉시블 방수 기판이 지붕 표면 (예컨대, 합판 루핑재) 에 부착 (예컨대, 아교로 접착) 된다. 기판이 방수되기 때문에, 그 영역에 주요 루핑 재료를 제공할 수 있다. 필요에 따라, 양호한 루핑 진행을 유지하여 누출을 방지하기 위해, 제2 스트립이 펼쳐져서 그 기판이 제1 스트립의 기판 및/또는 주변 루핑 재료와 오버랩된다.
본 발명의 집적형 태양전지 루핑 시스템의 이점은 많다. 수개의 태양전지 회로들이 미리 배선되어 단일 스트립의 기판 상에 적층될 수 있으며, 이는 제조 및 설치 면에서 실질적으로 상당한 양의 시간 및 비용을 절약할 수 있게 한다. 또한, 방수 재료로 형성되어 있는 기판이, 태양전지 회로들에 의해 차지되는 영역에서 주요 루핑 재료로서 기능한다. 이는 태양전지 회로들의 설치를 훨씬 간소화하며, 이러한 일반적인 타입의 종래의 태양전지 설치에서 그 밖에 필요로 되는 루핑 재료의 양을 감소시킨다. 게다가, 기판이 플렉시블하기 때문에, 수송 및 취급을 위해 태양전지 회로들의 스트립이 접혀질 수 있다. 추가적인 이점들은 하기 설명으로부터 인지될 것이다.
도 1은 통상적인 구조물의 지붕 상에 설치된 본 발명의 집적형 태양전지 루핑 시스템의 일 실시형태의 사시도이다.
도 2는 도 1의 집적형 태양전지 루핑 시스템의 스트립에 있어서 부분적으로 잘라낸 평면도이다.
도 3은 도 2의 집적형 태양전지 루핑 시스템의 스트립에 있어서 취급을 위해 접어서 팬-폴드 패키지로 만들었을 때의 대표적인 단면도이다.
도 4는 도 2의 라인 4-4에 따른 도 2의 집적형 태양전지 루핑 시스템의 스트립의 단면도이다.
본 발명의 명백한 이점 및 실제 구성 동작에 대해서는 도면을 참조함으로써 더욱 잘 이해할 수 있을 것이고, 첨부 도면은 반드시 동일한 척도로 되어 있지는 않으며 동일한 번호들은 동일한 부분들을 나타낸다.
이하, 본 발명에 대해 그 바람직한 실시형태들과 관련하여 설명하지만, 본 발명은 여기에 한정되지 않는다. 이에 반해서, 본 발명은 첨부된 청구범위에 의해 정의되는 바와 같은 본 발명의 사상 및 범위내에 포함될 수도 있는 모든 등가물들, 변형물 및 대안을 커버하도록 의도된다.
도면을 참조하면, 도 1은 빌딩 등의 지붕 (11) 상에 설치되는 본 발명의 집적형 루핑 시스템의 일 실시형태의 2개의 스트립 (10A, 10B) 을 도시한 평면도이다. 지붕 (11) 은 "평평한 지붕" 으로서 도시되어 있지만, 다른 종류의 지붕들 (예컨대, 뾰족한 지붕) 에 대해서도 본 발명은 역시 동일하게 이용될 수 있다. 도 1에 도시되며, 이하 더욱 상세하게 설명하는 바와 같이, 각 스트립 (10) 은, 그 위에 이격되어 배치되고 유리로 커버된 복수의 강성 태양전지 그룹 (13; 명백하게 하기 위해 일부에만 번호 매김) 을 가지는 플렉시블 방수 기판 (12) 으로 이루어진다.
셀 그룹들 (13) 이 태양에 노출된 채로 기판 층이 지붕의 표면상에 평평해지도록, 기판 (12) 은 지붕 (11) 의 표면 (예컨대, 합판 루핑재 (14)) 에 아교로 접착 또는 다른 방식으로 고착된다. 기판 (12) 이 방수 재료로 이루어지기 때문에, 스트립들 아래에 놓인 영역에서 지붕에 주요 루핑 재료를 제공할 것이다. 스트립들 (10) 의 설치 및 셀 그룹들 (13) 에 대해 이하에서 보다 상세하게 설명한다.
본 발명의 실시형태에 따라 스트립들 (10) 을 제조하기 위해, 먼저 연속적인 롤의 재료 (도시하지 않음) 로부터 플렉시블 방수 재료 (12) 의 소망하는 폭 (W) 의 길이 (L) (도 2) 가 펼쳐지거나 또는 일부 다른 소스로부터 길이 (L) 가 제공될 수도 있다. 어떤 특정한 스트립의 실제 크기는 수반되는 실제 용도에 의존할 것이지만, 본 발명을 보다 잘 이해하도록 하기 위해 통상적인 용도의 예로서 다음의 치수들에 대해 설명한다.
본 발명에 이용 가능한 종류의 태양전지 그룹 (13) 의 통상적인 크기는 약 31 인치 가로 (도 2의 L2) 및 63 인치 높이 (W2) 이다. 예컨대, 후술하는 목적을 위해 인접하는 태양전지 그룹들 (13) 사이에 1 인치 이상의 갭 (G) 이 필요하다. 기판 재료 (12) 가 지붕 (11) 에 대한 주요 방수 피막으로서 기능하기 때문에, 루핑 산업에서 알려져 있듯이 스트립의 에지에 오버랩 (약 6-7인치) 이 필요하다. 이 3가지의 치수를 이용하면, 그 위에 6개의 이격된 셀 그룹들 (13) 을 갖는 스트립은 약 6.5 피트의 폭 (W) 및 약 17 피트의 길이 (L) 를 가질 것이다. 스트립 (10) 상에 12개의 셀 그룹들이 형성되어 있는 경우, 폭은 동일하지만 길이는 약 33 피트가 될 것이다. 기판 (12) 으로서 가장 플렉시블한 방수 루핑형 재료를 사용할 수 있지만, 통상적인 예로는 단일 겹 폴리머 재료 (예컨대, 열가소성 폴리올레핀 (TPO) 또는 폴리비닐클로라이드 (PVC)) 또는 고무 피막 (예컨대, 에틸렌 프로필렌 디엔 모노머 고무 (EPDM)) 이 있다.
일단 스트립마다의 태양전지 그룹들의 소망하는 개수가 결정되면, 인접하는 셀 그룹들 사이에 소망하는 갭 (G) 을 확실히 둔 채로 셀 그룹들은 이격되어 기판 재료 (12) 의 필요한 길이를 따라 조립된다. 모든 모듈들 (13) 이 기본적으로 동일한 방식으로 적절히 형성되기 때문에, 하나에 대해서만 상세하게 설명할 것이 다. 이제 도 4를 참조하면, 기판 (12) 상에 제1 본딩 재료 층 (16) 이 놓여진다. 이 층 (16) 은 개별적인 태양전지 그룹들 (13) 에 대응되는 영역들에만 제한될 수 있지만, 갭 (G) 내의 본딩 재료에 문제가 없고 연속 층 기술이 휠씬 더 쉽고 빠르고 제조공정이 덜 요구되기 때문에, 모든 셀 그룹들에 의해 차지되는 기판의 전체 길이를 따라 층 (16) 이 연속적으로 놓이는 것이 바람직하다.
제1 본딩 재료 층 (16) 은 에틸렌 비닐 아세테이트 ("EVA") 및 "크레인 유리" 로 이루어지는 것이 바람직하다. 당업계에 잘 알려져 있는 "크레인 유리" 는 EVA 층을 강화시키기 위해 사용되는 플렉시블 유리섬유의 매우 얇은 층으로 이루어진다. 본 발명에 있어서, 크레인 유리도 광전지들 (17) ("PV 셀들") 과 본딩 재료 층 (16) 에서의 EVA 사이의 표면 마찰을 감소시키므로, PV 셀들은 조립 동안 필요에 따라 EVA 층 상에 더욱 쉽게 재위치될 수 있다. 일단 본딩 재료 층 (16) 이 제자리에 있으면, 셀 그룹 (13) 의 코어를 형성하는 미리 배선된 PV 셀 (17) 의 그룹은 그 소정의 위치에서 본딩 층 (16) 상에 배치된다.
통상적으로, PV 셀의 그룹은, 직사각형 패턴 (도 2 참조) 으로 배선되어 있는 72개의 전기적으로 상호접속된 PV 셀들 (17) 로 이루어진다. 종래기술에서 알 수 있는 바와 같이, 각 셀 (17) 은 양 및 음의 도선 (집합적으로 도 4에서 18이라고 번호 매김) 을 가지며, 도선은 각각의 버스 바 (19) 등을 통해 전기적으로 상호접속되어 단일 입구 및 단일 출구를 갖는 유니터리 회로 (unitary circuit) 를 유효하게 형성할 수 있다. 단일 출력 (21) 을 통해 스트립 (10) 으로부터 발생되는 전력의 발생시에 스트립 (10) 상의 모든 태양전지 그룹들 (13) 이 단일 유닛 으로서 유효하게 기능하도록 하기 위해, 인접하는 PV 셀 (17) 의 그룹들의 각각의 입구 및 출구는 접속부 (20) 에 의해 전기적으로 상호접속되어 있는 것이 바람직하다 (도 4 참조).
접속 박스 (22) 로 수신될 수 있도록 버스 바 (19) 로부터 출력 (21) 이 발송되고, 종래기술에서 알 수 있는 바와 같이 파워 케이블 (23) (도 1) 에 전기적으로 접속된다. 도 1에 도시된 바와 같이, 스트립 (10A) 상의 접속 상자 (22) 로부터의 출력은, 파워 케이블 (23) 이 집적형 태양전지 루핑 시스템에 의해 발생되는 전력을 유저 단말로 전송하는 스트립 (10B) 상의 접속 상자 (22) 에서의 출력에 전기적으로 접속된다. 인지되는 바와 같이, 파워 케이블 (23) 및 스트립으로부터의 출력을 보호하기 위해 도관 (24) 을 사용할 수 있다. (a) 개별적인 PV 셀들 (17) 사이, (b) 인접하는 태양전지 그룹들 (13) 사이, 및 (c) 스트립들 (10) 사이에 필요한 모든 전기 접속은, 태양전지 기술에서 공지되어 있는 허용된 전기 상호접속 기술에 따라 이루어질 수 있다.
일단 PV 셀 (17) 의 그룹들이 적절히 위치되고 상호접속되면, 셀 (17) 의 그룹들 및 관련 배선 위에 제2 본딩 층 (25) 이 놓여진다. 이러한 층은 층 (16) 과 유사하지만, EVA만으로 이루어지는 것이 바람직하다. 각각의 PV 셀들 (17) 의 그룹을 커버하도록 제2 본딩 층 (25) 상으로 소망하는 사이즈 및 두께를 갖는 강화된 강성 투명 유리 (26) 의 개별적인 시트가 위치된다. 조립, 수송 및 설치 동안 유리 시트들 사이에 보호를 제공하기 위해, 인접하는 유리 시트들 (26) 사이에 보호 재료 (예컨대, 테들러 (tedlar) / 폴리에스테르) 의 좁은 스트립 (27) 이 위치될 수 있다.
이와 같이 모든 구성요소들이 조립되면, 각 태양전지 그룹 (13) 은 "라미네이터 (laminator)" 등 내에 셀 그룹을 배치함으로써 적층되고, 진공 가열된다. 통상, 설정된 시간 (예컨대, 15분) 동안 진공 및 가열을 가하여, 셀 그룹으로부터 공기를 제거하고 양쪽 층 (16, 25) 에서 EVA 또는 다른 본딩 재료를 용융 및 가교결합한다. 크레인 유리가 유효하게 소멸되도록 EVA는 층 (16) 의 크레인 유리 주변에서 용융될 것이다. 또한, EVA는 PV 셀들 (17) 및 관련 전기 접속부 주변에서 용융됨으로써, 셀들 및 각각의 유리 시트들 (26) 을 기판 (12) 에 접착하여, 개별적인 이격된 태양전지 그룹들 (13) 을 형성한다.
태양전지 모듈들 (13) 은 한번에 조립되어 적층될 수 있지만, 특정 라미네이터에 적합하게 되어 복수의 셀 그룹들이 라미네이터의 단일 사이클 동안 적층될 수 있음에 따라 연속적인 길이의 기판 재료 (12) 상으로의 다수의 셀 그룹들로서 조립하는 것이 바람직하다. 어떤 공지된 라미네이터에 있어서, 15분 사이클 동안 연속적인 길이의 기판 (12) 상으로 통상적인 사이즈의 3개 이상의 셀 그룹들 (13) 이 적층될 수 있다. 따라서, 약 1시간에 12개의 태양전지 그룹들 (13) 을 그 위에 갖는 스트립 (10) 이 완성될 수 있다. 적층 전후에, 완성된 스트립 (10) 의 기판 재료 (12) 의 길이는, 조립을 완료하기 위해 부착되는 접속 박스 및 연속적인 롤로부터 절단될 수 있다.
스트립 (10) 의 제조가 일단 완료되면, 취급, 수송 및 설치를 위해 접혀져서 "팬-폴드" 구성이 될 수 있다. 플렉시블 재료로 이루어지는 기판 (12) 은, 방 수 능력에 악영향을 미치거나 손상되지 않고 쉽게 접혀질 수 있다. 도 3에 가장 잘 도시된 바와 같이, 셀 그룹 (13) 이 서로에 대해 실질적으로 평평하게 놓이고 하나가 다른 하나의 상단에 비교적 수직으로 적층되도록, 기판 (12) 자체를 접는다.
상술한 바와 같이, 스트립 (10) 을 알맞게 접어서 소망하는 팬-폴드 구성으로 하고 모듈들이 서로에 대해 비교적 평평하게 놓이도록 하기 위해, 셀 그룹들 (13) 사이에 충분한 갭 (G) 이 제공된다. 물론, 수송 및 취급 동안 유리 표면을 보호하기 위해, 모듈들 (13) 과 직접 접촉하는 유리 시트들 (26) 사이에 임의의 알맞은 패킹 재료 (도시하지 않음) 가 제거 가능하게 배치될 수 있다.
집적형 태양전지 루핑 시스템의 스트립들 (10) 은 바람직하게 상술한 팬-폴드 구성으로 그 목적지까지 수송될 것이다. 각 스트립 (10) 이 지붕의 표면 (예컨대, 합판 루핑재) 상으로 펼쳐지면, 기판 (12) 은 아교 접착 또는 다른 방식으로 거기에 고착될 것이다. 스트립 (10) 의 기판 (12) 이 그 자체로 방수 루핑 재료이기 때문에, 기판 (12) 에 의해 커버되는 영역에 다른 루핑 재료가 필요하지 않다. 물론, 스트립 (10) (예컨대, 도 1에서 10A) 은 다른 스트립 (예컨대, 10B) 및/또는 임의의 다른 주변 루핑 재료들과 오버랩되어서, 허용된 루핑 입자에 따른 물이 새지 않는 지붕을 제공할 것이다. 그룹 내의 모든 PV 셀들 (17) 이 미리 배선되고 스트립 상의 모든 셀 그룹들 (13) 이 공장에서 전기적으로 접속되기 때문에, 현장에서는 스트립들 (10) 과 최종 단말 사이의 전기 접속만을 행하면 되므로, 시스템 설치의 실질적인 시간을 절약할 수 있다.
본 발명에 대해서 바람직한 유리 시트 (26) 를 사용하여 태양전지를 커버하는 것으로 설명하였지만, 이러한 시트로는 유리 대신에 또는 유리 이외에 추가적인 다른 재료들로 이루어질 수 있다. 따라서, 이러한 시트에 대해 강성, 스크래치 내성, 방수, UV 내성 및 내후성이 있는 임의의 적절한 재료를 사용할 수 있다. 유리 또는 이러한 다른 재료들로 이루어진 하나 이상의 시트를 임의로 적절히 조합하여 사용할 수 있다. 여기서는 바람직한 본딩 재료로서 EVA를 설명하였지만, 기판 또는 시트 (26) 로의 태양전지의 접착에 적절한 다른 재료들을 사용할 수 있다. 다른 적절한 본딩 재료로는, 예컨대 우레탄 또는 실리콘을 포함한다.
2005년 3월 11일자로 출원된 미국 특허 가출원 제60/661,120호의 전체 개시 내용이 여기에 참조로서 통합되어 있다.

Claims (17)

  1. 소정 길이의 플렉시블 방수 재료를 포함하는 기판; 및
    상기 기판 상에 형성되는 복수의 강성 태양전지 그룹들을 포함하는 집적형 태양전지 루핑 시스템의 스트립으로서,
    상기 복수의 강성 태양전지 그룹들은 상기 기판의 상기 길이를 따라 서로 이격되어, 인접하는 상기 태양전지 그룹들 사이에 갭을 제공하고,
    상기 갭은 상기 길이의 기판이 접혀져서 팬-폴드 구성이 될 수 있을 만큼 충분하며,
    상기 복수의 태양전지 그룹들은 서로에 대해 실질적으로 평평하게 놓여지며, 하나가 다른 하나의 상단에 비교적 수직으로 적층되어 있는, 집적형 태양전지 루핑 시스템의 스트립.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 복수의 태양전지 그룹들의 각각은,
    상기 기판상의 본딩 재료 층;
    상기 본딩 재료 층 상에 위치하는 전기 접속된 광전지의 그룹; 및
    상기 전기 접속된 광전지의 그룹 위에 위치하는 강성 투명 유리 시트를 포함하는, 집적형 태양전지 루핑 시스템의 스트립.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 본딩 재료 층은 에틸렌 비닐 아세테이트로 이루어지는, 집적형 태양전지 루핑 시스템의 스트립.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 본딩 재료 층은 크레인 유리를 더 포함하는, 집적형 태양전지 루핑 시스템의 스트립.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 전기 접속된 광전지의 그룹 위에 놓이는 제2 본딩 재료 층을 포함하는, 집적형 태양전지 루핑 시스템의 스트립.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 길이의 기판은 단일 겹 폴리머 재료로 이루어지는, 집적형 태양전지 루핑 시스템의 스트립.
  7. 제 5 항에 있어서,
    상기 길이의 기판은 고무 피막으로 이루어지는, 집적형 태양전지 루핑 시스템의 스트립.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 기판은 상기 스트립들이 지붕 위에 설치될 때 인접한 스트립과의 오버랩을 제공할 만큼 충분한 길이를 가지는, 집적형 태양전지 루핑 시스템의 스트립.
  9. 집적형 태양전지 루핑 시스템의 스트립을 조립하는 방법으로서,
    소정 길이의 플렉시블 방수 기판을 제공하는 단계;
    상기 기판 상에 제1 본딩 재료 층을 놓는 단계;
    상기 기판의 길이를 따라 이격 간격을 두고 전기적으로 접속된 복수의 광전지의 그룹들을, 인접하는 상기 그룹들 사이에 갭을 두고 위치시키는 단계;
    상기 각 광전지 그룹 위에 개별적인 유리 시트를 위치시키는 단계; 및
    상기 스트립에 진공 및 열을 가함으로써, 상기 기판 상으로 상기 각 그룹 및 그 각각의 유리 시트를 적층하고 접착하여, 상기 기판을 따라 개별적인 이격된 태양전지 그룹들을 형성하는 단계를 포함하는, 집적형 태양전지 루핑 시스템의 스트립의 조립 방법.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 그룹 위에 상기 유리 시트를 위치시키는 단계 전에, 상기 복수의 광전지 그룹들 위에 제2 본딩 재료 층을 배치하는 단계를 포함하는, 집적형 태양전지 루핑 시스템의 스트립의 조립 방법.
  11. 제 9 항에 있어서,
    상기 제1 본딩 재료 층은 에틸렌 비닐 아세테이트 및 크레인 유리로 이루어지며, 상기 제2 본딩 재료 층은 에틸렌 비닐 아세테이트로 이루어지는, 집적형 태양전지 루핑 시스템의 스트립의 조립 방법.
  12. 제 10 항에 있어서,
    상기 길이의 기판은 연속적인 롤의 기판으로부터 제공되는, 집적형 태양전지 루핑 시스템의 스트립의 조립 방법.
  13. 제 10 항에 있어서,
    상기 진공 및 열을 상기 복수의 그룹들에 대해 동시에 가하는, 집적형 태양전지 루핑 시스템의 스트립의 조립 방법.
  14. 제 10 항에 있어서,
    상기 기판 상에 상기 태양전지 그룹들 전부를 형성하였을 경우, 상기 기판을 접어서 팬-폴드 구성으로 만들어서, 상기 그룹들 각각이 서로에 대해 실질적으로 평평하게 놓여지게 되고 하나가 다른 하나의 상단에 비교적 수직으로 적층되게 하는, 집적형 태양전지 루핑 시스템의 스트립의 조립 방법.
  15. 태양전지 그룹들의 스트립들로 이루어지는 집적형 태양전지 루핑 시스템의 설치 방법으로서,
    상기 스트립들 각각은 차례로, 소정 길이의 플렉시블 방수 기판과 그 위에 일체로 형성되며 유리 커버된 복수의 강성 태양전지 그룹들로 이루어지고,
    상기 태양전지 그룹들은 서로 이격되어 있어서, 상기 길이의 기판이 수송 및 취급을 위해 접혀져서 팬-폴드 구성이 될 수 있으며, 상기 태양전지 그룹들이 하나가 다른 하나의 상단에 실질적으로 평평하게 놓여지고,
    상기 방법은,
    상기 기판이 지붕의 표면 상에 실질적으로 평평하게 놓여지고 상기 태양전지 그룹들 전부가 태양을 향해 노출되도록, 상기 지붕의 구조물 상에 제1 스트립을 펼치는 단계; 및
    상기 기판을 상기 지붕에 부착하는 단계를 포함하며,
    상기 기판은 상기 스트립 아래에 놓여있는 지붕 지지체에 주요 방수기능을 제공하는, 집적형 태양전지 루핑 시스템의 설치 방법.
  16. 제 15 항에 있어서,
    상기 지붕 상에 상기 집적형 태양전지 루핑 시스템의 제2 스트립을 펼쳐서 상기 제2 스트립의 기판이 상기 제1 스트립의 상기 기판과 오버랩되도록 하는 단계; 및
    상기 제2 스트립의 기판을 상기 지붕에 부착하는 단계를 포함하는, 집적형 태양전지 루핑 시스템의 설치 방법.
  17. 제 16 항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 스트립들 상에 상기 태양전지 그룹들을 전기적으로 접속하는 단계를 포함하는, 집적형 태양전지 루핑 시스템의 설치 방법.
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