KR20080078869A - 태양전지 모듈 내 광전지들을 전기적으로 접속하기 위한수단 및 방법 - Google Patents

태양전지 모듈 내 광전지들을 전기적으로 접속하기 위한수단 및 방법 Download PDF

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다니엘 더블유 커닝햄
조셉 비 크래거
존 에이치 볼게무트
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비피 코포레이션 노쓰 아메리카 인코포레이티드
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Abstract

태양전지 모듈 내 인접한 태양전지를 서로 전기적으로 접속하기 위한 커넥터 및 방법이 제공된다. 전지의 단자는 도전성 금속 리본과 같은 도전성 재료로 이루어진 개별 길이부에 연결된다. 리본의 중간 구획의 실질적인 부분은 납땜되지 않은 채로 남게 되어, 전지 사이의 리본에 응력 완화 구역을 제공하고, 이로써 리본의 응력 파괴 (stress failure) 를 경감시킨다.
태양전지, 납땜, 및 태양전지 모듈.

Description

태양전지 모듈 내 광전지들을 전기적으로 접속하기 위한 수단 및 방법{MEANS AND METHOD FOR ELECTRICALLY CONNECTING PHOTOVOLTAIC CELLS IN A SOLAR MODULE}
본 발명은 태양전지 모듈 내 광전지 (PV 전지) 들을 전기적으로 접속하는 것에 관한 것이고, 본 발명의 일 태양은, PV 전지들 사이의 접속의 작동 수명을 효과적으로 연장하기 위해, 태양전지 모듈 내 복수의 PV 전지를 전기적으로 접속하기 위한 수단 및 방법에 관한 것이다.
최근 몇 년 동안, 태양 에너지를 유용한 전기 에너지로 직접 변환시키기 위한 광전지 등의 분야에서 큰 진보가 있었다. 일반적으로, 복수의 광전지가 투명한 시트 (예컨대, 유리, 플라스틱 등) 와 받침 (backing) 재료의 시트 사이에 넣어져, 다루기 쉬운 크기 (예컨대, 2 1/2'×5') 의 편평한 직사각형 모듈 (종종 "라미네이트" 또는 "패널"이라고도 불림) 을 형성한다. 이는 일반적으로 기존 구조물에 사용되는 전기 에너지의 전부 또는 적어도 일부를 제공하기 위해 그 구조물 (예컨대, 집, 빌딩 등) 의 지붕에 설치되는 종류의 태양전지 모듈이다.
그러한 태양전지 모듈의 제조시 중요한 고려사항 중 하나는 각각의 PV 전지가 모듈 내에서 전기적으로 어떻게 접속되는가이다. 일반적으로, PV 전지는 매우 근접하여 배치된 복수의 열 (row) 로 위치되고, 한 전지의 양극 측 (즉, 단자 또는 출력부) 이 인접한 PV 전지의 음극 측 (즉, 입력부) 에 연결되어 전기적으로 직렬로 연결된다. 전지들은 각 전지의 적절한 측에 납땜되는 단부를 갖는 도전성 재료 (예컨대, 구리, 알루미늄 등의 와이어 또는 편평한 리본, 이하에서 "리본"이라 함) 의 길이부에 의해 연결된다.
일반적으로, 각각의 리본의 각 단부는 개별 PV 전지의 길이부의 일부에 대해 그리고 실질적으로 에지까지 또는 에지 근방까지 개별 PV 전지의 상부 또는 저부에 납땜된다. 즉, 리본의 대부분이 전지에 납땜되고, 실제로 인접한 전지들 사이에 위치하는 짧은 길이만 납땜되지 않는다.
이러한 연결은 비교적 긴 기간 동안 잘 작동하는 것처럼 보이지만, 태양전지 모듈의 예상 사용수명이 다하기 전에 이러한 연결 중 일부가 끊어질 수 있음이 발견되었다. 중요한 원인 중 하나는, 모듈의 작동 수명 중 온도의 주기적 변화에 의해 야기되는 리본이 팽창과 응축함에 따라 전지 사이의 리본의 짧은 길이부에 의해 겪게 되는 응력의 결과로 이러한 연결 중 1 이상이 끊어질 수 있다는 것이다. 이러한 응력은, 와이어의 연속적인 굽힘이 굽힘 지점에서 와이어 파괴를 발생시키고 납땜 연결의 파괴를 야기하는 것처럼, 리본에 피로를 주고 리본의 파괴를 야기한다.
태양전지 모듈은 밀봉된 유닛이기 때문에, PV 전지 (일반적으로 직렬로 연결되어 있음) 사이의 이러한 연결 중 단 하나만 끊어져도 모듈이 작동하지 않게 되고, 그렇지 않은 경우의 사용수명이 다하기 훨씬 전에 교체가 필요하게 될 수 있다. 이는 관련 비용으로 인해 태양열 발전의 상업화를 크게 손상시킬 수 있다. 따라서, 특정 태양전지 모듈 내 전기 커넥터의 수명을 연장하면, 그 태양전지 모듈의 작동 수명을 연장할 수 있고, 이로써 태양전지 모듈의 사용자에게 큰 이점이 제공됨을 알 수 있다.
본 발명은 태양전지 모듈 내 인접한 PV 전지들을 서로 전기적으로 접속하기 위한 수단과 방법을 제공한다. 기본적으로, 인접한 전지의 단자는 도전성 재료로 이루어진 개별 길이부, 예컨대 일반적으로 땜납으로 코팅된 구리 등으로 이루어진 리본의 길이부를 이용하여 서로 연결된다. 리본과 같이 도전성 재료로 이루어진 중간 구획의 실질적인 부분이 납땜되지 않은 채로 남아서, 전지 사이의 도전성 재료에 응력 완화 구역을 제공하고, 그 결과 리본의 응력 파괴 (stress failure) 를 경감시킨다. PV 전지는 실리콘 웨이퍼와 같은 반도체 웨이퍼로 이루어진 종류일 수 있으며, 그러한 종류가 바람직하다. 실리콘 웨이퍼는 단결정 또는 다결정 규소로 이루어질 수 있다. 이 PV 전지는 임의의 형상일 수 있지만, 일반적으로 원형, 정사각형, 직사각형 또는 유사-정사각형 (pseudo-square) 의 형상을 갖는다. "유사-정사각형"은 주로 정사각형 형상을 가지면서 일반적으로 둥근 코너를 갖는다. 예컨대, 본 발명에 유용한 단결정 또는 다결정 PV 전지의 두께는 약 50 미크론 ∼ 약 400 미크론일 수 있다. 원형이라면, 전지의 직경은 약 100 ㎜ ∼ 약 200 ㎜ 일 수 있다. 직사각형, 정사각형 또는 유사-정사각형이라면, 전지의 한 변의 길이는 약 100 ㎜ ∼ 약 210 ㎜ 일 수 있고, 유사-정사각형 웨이퍼의 경우, 둥근 코너는 약 127 ㎜ ∼ 약 178 ㎜ 의 직경을 가질 수 있다. 그러한 웨이퍼와 전지 및 그의 제조 방법은 종래 기술에 공지되어 있다.
보다 구체적으로, 본 발명은 인접한 두 PV 전지를 전기적으로 접속하기 위한 커넥터를 제공한다. 각각의 전지의 표면에는 음극 단자와 양극 단자가 있다. 단자들은 전지의 동일 또는 반대 측에 있을 수 있다. 커넥터 또는 리본은 인접한 두 전지 사이의 간극에 놓여 있고, 전지의 단자에 접촉된 제 1 단부와 인접 전지의 단자와 접촉된 제 2 단부를 갖는다. 전지가 직렬로 연결되어야 하는 경우, 전지의 양극 단자가 인접 전지의 음극 단자에 연결되는데 반면, 전지가 병렬로 연결되어야 하는 경우, 유사 극성의 단자들 (예컨대, 양극 대 양극 그리고 음극 대 음극) 이 연결된다. 어떤 경우이든, 리본의 중간 구획의 대부분이 납땜되지 않은 채 남겨지도록, 리본의 각 단부의 단지 일부만이 각각의 단자에 납땜되어, 각각의 상기 전지들 사이에서 리본에 응력 완화 구역을 형성한다.
납땜되지 않은 채 남겨지는 리본의 길이는 관련된 특정 상황, 예컨대 상이한 전지 등에 의존한다. 그러나, 기본적으로, 이 길이는 간극의 거리와 간극의 한 측에 있는 상기 간극의 거리의 적어도 약 4 배와 동일한 거리의 합과 동일해야 한다.
도면을 참조하면 본 발명의 실제 구성, 작동 및 명백한 이점이 더 잘 이해될 것이고, 도면은 실측이 아니며 유사한 도면부호는 유사한 부분을 나타낸다.
도 1 은 본 발명의 실시형태에 따라 집 등의 지붕에 설치된 태양전지 모듈의 어레이 (array) 의 사시도이다.
도 2 는 도 1 에 나타낸 유형의 일반적인 태양전지 모듈의 평면도로서, 개별 PV 전지를 보여주기 위해 윗면의 일부가 제거되어 있다.
도 3 은 도 2 의 모듈의 단순화된 실시형태의 평면도로서, 도 2 의 모듈의 PV 전지를 전기적으로 연결하기 위한 본 발명의 커넥터의 실시형태를 보여준다.
도 4 는 2 개의 인접한 PV 전지의 평면도로서, 본 발명의 실시형태의 전기 접속을 보여준다.
도 5 는 도 4 를 약간 확대한 확대도이다.
도 6 은 도 5 에서 도 6 으로 표시된 부분의 확대도이다.
본 발명을 바람직한 실시형태와 연관하여 설명하지만, 본 발명은 이에 국한되는 것은 아니다. 오히려, 본 발명은 첨부된 청구항에 의해 규정되는 본 발명의 범위 내에 포함될 수 있는 모든 대안, 변형 및 균등물을 포함하려는 것이다.
도면을 참조하여 보면, 도 1 은 지지 표면 (예컨대, 집의 지붕 (11) 등) 에 설치된 본 발명의 일반적인 솔라 어레이 (solar array, 10) 를 보여준다. 어레이 (10) 는 도시된 것처럼 지붕 (11) 에 고정된 복수 (16 개가 도시되어 있음) 의 태양전지 모듈 (12) (일부에만 도면부호가 부여됨) 로 이루어진다. 종래 기술에서 완전히 알 수 있는 것처럼, 일반적인 태양전지 모듈 (12) 은 투명한 재료 (예컨대, 유리, 플라스틱 등) 의 시트 (14) 와 다른 재료의 시트 (도시 안 됨) 사이에 복수의 광전지 (PV 전지, 13) (도 2) 를 위치시킴으로써 기본적으로 형성되고, 이로써 최종 모듈 (12) 은 도면에 나타낸 것처럼 편평한 직사각형 판과 같은 구조를 갖는다.
모듈 (12) 의 조립을 완료하기 위해, 일반적으로 PV 전지 (13) 의 샌드위치를 프레임 (15) 내에 넣는다. 이러한 종류의 태양전지 모듈 (12) 의 일반적인 치수는 폭이 약 31 인치이고 길이가 약 63 인치이다. 모듈용으로 적절한 프레임이 예컨대 미국특허 제 6,111,189 호 및 제 6,465,724 B1 호에 기재되어 있으며, 이들 내용은 여기서 참조로 인용된다.
모듈 (12) 의 조립에서, PV 전지 (13) 를 전기적으로 함께 연결하는 것이 필요하다. 일반적으로, 전지들은 직렬로 연결되고, 즉 한 전지의 양극/음극 단자가 인접한 전지 등의 반대되는 음극/양극 단자에 각각 전기적으로 연결된다. 그러나, 몇몇의 경우에는, 전지들을 병렬로 연결하는 것, 즉 인접한 전지들의 유사 극성의 단자 (양극 대 양극, 또는 음극 대 음극) 가 전기적으로 연결되는 것이 바람직할 수 있다. 일반적으로, 이러한 전지는 비교적 짧은 길이의 도전성 와이어로 연결되거나 또는 최근에는 얇은 도전성 재료로 이루어진 편평한 스트립 (이하에서 "리본"이라 함) 으로 연결되었다.
이용가능한 공간에서 최대량의 전기에너지를 생성하기 위해, 각각의 개별 모듈 (12) 내에 가능한 한 많은 PV 전지를 설치하는 것이 바람직하다. 따라서, 전지들은 상황이 허락하는 한 서로 가장 가까이 위치되는 것이 일반적이다. 바람직한 리본 커넥터를 이용함으로써, PV 전지는 서로 매우 가까이 위치될 수 있다 (즉, 인접한 전지의 단부가 서로 거의 접하게 된다). 리본 커넥터의 각 스트립의 일 단부는 개별 전지의 단자 (상부/저부 표면) 에 납땜되고, 타 단부는 인접한 전지의 단자 (저부/상부 표면) 에 납땜된다.
이러한 종류의 공지된 종래 기술의 태양전지 모듈에서, 리본 스트립은 전체 길이부의 실질적인 일부를 따라 개별 표면에 납땜되고, 땜납은 연결된 인접 전지의 개별 에지에 실질적으로 인접한 지점까지 계속된다. 이로써, 모듈 사이의 리본 중 매우 짧은 길이만이, 교대로 발생하는 온도 변화 (태양전지 모듈의 작동 수명 동안 종종 발생함) 에 따라 자유로이 팽창 및 수축할 수 있게 된다. 불행하게도, 이러한 팽창 및 수축은 금속 커넥터에 피로를 야기하여, 모듈의 통상적인 수명이 다하기 전에 커넥터가 파괴될 수 있다.
단지 하나의 커넥터가 파괴되면, 모듈의 효율이 크게 손상될 수 있고, 모듈 내 배선 패턴에 따라서는, 모듈이 완전히 작동불능 상태로 될 수 있다. 조립시 PV 전지가 모듈 내에 밀봉되기 때문에, 파괴된 커넥터를 고치려하는 것은 실용적이지 않다. 그러므로, 모듈의 작동 수명 중 연결이 끊어지는 경우, 모듈 전체를 교체하는 것이 단 하나의 실질적인 수리 방법이며, 이는 확실히 사용자에게 큰 비용 지출을 발생시킨다.
본 발명은, 모듈 내 인접한 PV 전지들 사이의 전기 접속으로서, 피로에 덜 민감하여 일반적인 태양전지 모듈의 표준 작동 수명 동안 고장 발생 경향이 더 적은 전기 접속을 제공한다. 다시 도면을 참조하여 보면, 도 3 내지 도 6 은 본 발명의 일 실시형태에 따른 전기 접속을 보여준다. 도 3 의 단순화된 태양전지 모듈 (10A) 은 5 개의 PV 전지 (13) (명료화를 위해 일부만 도면부호 표시함) 로 이루어진 2 개의 열 (row) 을 가지며, 이 전지들은 투명한 시트 (17) (예컨대, 유 리, 플라스틱 등) 와 받침 재료의 시트 (18) 사이에 밀봉되어 있다.
PV 전지들은 모듈 내에 밀봉되기 전에 전기적으로 접속되어야 한다. 일반적으로, PV 전지는 직렬로, 예컨대 한 전지의 양극 단자가 인접한 전지의 음극 단자에 연결된다. 각각의 PV 전지 (13) 는 통상적으로 전기 단자를 포함하는 한 측 또는 표면과, 반대편 전기적 단자를 포함하는 한 측 또는 표면을 갖는다. 나타낸 것처럼, 모듈이 작동 위치에 있는 때, 상부 표면 (19) 은 한 단자 (예컨대, 양극) 를 포함하고 하부 표면 (20) 은 반대편 단자 (예컨대, 음극) 를 포함하지만, 본 발명을 벗어나지 않으면서 상부 측 (19) 이 음극 단자를 포함하고 하부 측 (20) 이 양극 단자를 포함할 수 있다. 여기서 "양극"과 "음극"은 단지 전지의 반대 전극을 나타내기 위한 상대적인 용어로서만 사용된다.
본 기술분야에서 이해되는 것처럼, 각 PV 전지 (13) 의 상부 및 하부는, 전지에 각각 음극/양극 단자를 제공하는 납땜가능한 도전성 재료 (예컨대, 구리, 알루미늄, 합금 등) 로 이루어진 버스, 버스바, 패드(들) 및/또는 그리드 (21) (도 3 및 4) 를 갖도록 제조될 수 있다. 예컨대, 전지 (13) 의 하부 측은, 스크린 인쇄된 표면에, 간격을 갖는 4 개의 단자 또는 패드 (도시 안 됨) 를 가질 수 있다. 전지의 상부 표면 (19) 은 태양에 노출되는 표면이므로, 태양광에 전지 표면을 최대한 많이 노출시킬 수 있도록, 단자 (예컨대, 그리드 (21)) 는 표면을 가능한 한 적게 가리는 것이 바람직하다. 태양에 노출된 전지 표면에 있는 그러한 전기 단자에 그리드 패턴이 사용되는 것이 일반적이다. 그러나, 일부 전지에 있어서, 두 단자가 전지의 뒷면 또는 저부에 있을 수 있다.
이제, 본 발명에 따른 전기 접속에 대해 설명한다. 나타낸 것처럼, 인접한 PV 전지 (13) 들을 직렬로 연결하기 위해, 도전성 재료로 이루어진 개별 스트립 또는 리본 (22) 이 이용된다. 리본 (22) 은 적절한 도전성 재료 (예컨대, 구리, 알루미늄, 또는 구리, 알루미늄, 인바 (invar), 주석, 또는 납과 같은 도전성 재료의 합금이나 라미네이트로 이루어진 편평한 리본; 이것에 은과 같은 도전성 땜납으로 코팅되는 것도 바람직함) 로 이루어질 수 있다. 나타낸 것처럼, 인접한 PV 전지 (13) 들 사이의 각각의 접속은 2 개의 개별 스트립의 리본 (22) 으로 이루어질 수 있지만, 특정 상황, 예컨대 전지 크기 등에 따라 이러한 접속을 형성하는데 단 1 개의 스트립 또는 2 개 이상의 스트립이 사용될 수 있다.
종래 기술에 있어서, 리본 (22) 의 일 단부는 특정 전지 (13) 의 일 측 (예컨대, 상부 표면) 에서 단자 (음극 또는 양극) 에 납땜되고, 동일한 리본의 타 단부는 반대 측 (예컨대, 저부 표면) 에서 반대편 단자 (양극 또는 음극) 에 납땜된다. 그러나, 본 발명에 따라, 전지 사이의 간극 (G) (도 4 및 도 6) 에 놓여 있는 리본의 부분 외에도, 간극 (G) 의 한 측에서 리본 (22) 의 실질적인 길이 (X, Y, 도 6) 가 납땜되지 않는다. 즉, 전지의 상부 표면에서 리본 (22) 의 일 단부를 단자에 납땜시키는 제 1 배치 (batch) 의 땜납 (25) 은 그 전지의 에지까지 형성되지 않고 에지로부터 상당한 거리 X 만큼 떨어져서 종료된다. 이와 유사하게, 인접 전지의 저부 표면에서 리본 (22) 의 타 단부를 단자에 납땜시키는 제 2 배치의 땜납 (26) 은 그 전지의 에지에서 시작되지 않고 에지로부터 상당한 거리 Y 만큼 떨어져서 시작된다.
각 배치의 땜납 사이의 실제 거리 (즉, 납땜되지 않은 리본의 길이 (X + G + Y)) 가 특정 상황 (예컨대, 전지 크기) 에 크게 의존하지만, X 와 Y 양자의 길이는 원하는 응력 완화 구역을 제공하기 위해 간극 (G) 에 놓여 있는 리본의 길이의 적어도 약 4 배 (예컨대, 적어도 약 4 배 ∼ 약 5 배) 이어야 함이 밝혀졌다. 즉, 간극 (G) 에 놓여 있는 리본의 길이가 2 ㎜ 라면, 리본 (22) 의 납땜되지 않은 길이 X 와 Y 는 각각 약 10 ㎜ 내외이거나, 또는 리본 (22) 의 납땜되지 않은 전체 길이 (즉, 응력 완화 구역) 는 약 총 22 ㎜ (10 ㎜ + 2 ㎜ + 10 ㎜) 일 수 있다. 리본이 납땜되는 때 원하는 응력 완화 구역이 제공되는 한 X 와 Y 는 서로 동일한 길이를 가질 필요는 없다.
납땜되지 않은 채 남겨져서 응력 완화 구역을 제공하는 각 리본 (22) 의 중간 구획의 실질적인 길이는 열, 땜납 플럭스 (solder flux), 또는 각 말단에 리본을 납땜하는데 요구되는 열원의 물리적 접촉에 노출되지 않는 것이 바람직하다. 그렇게 함으로써, 리본의 응력 파괴 또는 땜납 연결의 파괴 자체를 야기할 수 있는 여러 인자가 제거된다. 또한, 작업 동안 리본의 팽창 및/또는 수축으로 인해 야기되는 임의의 피로가 리본의 훨씬 더 긴 길이에서 발생하여, 간극 (G) 내 리본 상의 집중된 지점에서 과잉 피로 (이는 연결의 파괴를 야기할 수 있음) 를 경감시킨다. 전지 사이에 응력 완화 구역이 수립되는 한, 간극에 놓여 있는 길이부는 팽팽하게 될 필요는 없으며 루프 등 (도시 안 됨) 을 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 일반적인 태양전지 모듈의 이하의 특정 예가 본 발명을 더 이해하는데 도움이 될 것이다. 본 기술분야에서 이해되는 것처럼, 72 개의 PV 전지의 어레이 (도시 안 됨) 가 각각 12 개의 전지로 이루어진 6 개의 열로 트레이 상에 또는 로봇 핸들링 고정물 (robotic handling fixture) 내에 놓여 있다. 이러한 종류의 모듈에 사용되는 일반적인 PV 전지는 치수가 125 ㎜ × 125 ㎜ 인 고효율의 질화규소 단결정 전지이다. 개별 길이부 (예컨대, 약 230 ㎜ 길이, 1.5 ∼ 1.8 ㎜ 폭, 그리고 100 ∼ 260 미크론 두께) 의 도전성 리본은, 특정 리본의 일 단부가 한 전지의 상부에 있는 음극 단자와 접촉하고 그 리본의 타 단부가 인접 전지의 저부에 있는 양극 단자와 접촉하도록 위치된다. 리본은 은 땜납으로 코팅된 구리로 이루어지는 것이 바람직하다.
일단 리본이 제자리에 위치되면, 리본은 임의의 적절한 수단에 의해, 바람직하게는 "무접촉" 납땜과 같이 산업계에 공지된 기술에 의해 각 표면에 납땜된다. 이러한 기술에서, 납땜용 열은 적외선 램프, 화염, 또는 고온 공기에 의해 가해지고, 이로써 납땜 기술의 적용 동안 열원과 리본 사이에서 일반적으로 겪게 되는 힘이 최소화된다. 위에서 설명한 것처럼, 리본의 응력 완화 구역 (즉, 인접한 전지들 사이의 간극에 놓여 있는 리본의 길이와, 간극 길이의 약 4 배와 동일한 간극의 일 측에 있는 길이의 합) 은 PV 전지에 납땜되지 않는다.
본 발명의 본 실시예에서, 리본 (22) 의 일 단부가 단자에 납땜되지만, 리본을 PV 전지에 연결하는 이러한 "제 1" 배치의 도전성 땜납 (15) (도 6) 이 도 6 에 나타낸 것처럼 제 1 전지 (13) 의 전연 (leading edge) 에 도달하기 전 약 10 ㎜ 에 끝나도록 땜납이 제공되거나 또는 납땜으로 덮인 리본의 납땜으로 덮인 단부가 가열 및 부착된다. 리본 (22) 의 타 단부는 각 단자에 납땜되지만, 리본을 PV 전지에 연결하는 이러한 "제 2" 배치의 땜납 (26) 이 인접한 전지의 후연 (trailing edge) 으로부터 약 10 ㎜ 떨어져 시작하도록 땜납이 가해지거나 납땜으로 덮인 리본의 납땜으로 덮인 단부가 가열 및 부착된다. 리본 (22) 의 납땜되지 않은 이 중간 구획이 약 22 ㎜ (즉, 10 ㎜ + 2 ㎜ + 10 ㎜) 의 응력 완화 구역을 제공한다.
PV 전지 사이의 전기 접속이 모두 이루어진 후, 연결된 전지가 플라스틱 등으로 이루어진 받침 재료 시트 상에 위치되고, 투명한 (예컨대, 유리) 시트가 전지 위에 놓이고, 라미네이트가 본 기술분야에서 이해되는 것처럼 열에 의해 서로 융합된다. 최종 라미네이트는 일반적으로 금속 프레임 (도 2 의 15) 내에 넣어지고, 그러면 구조물에 설치 준비된 상태가 된다.
2005년 12월 2일에 출원된 미국 가특허출원 60/741,916 과 2006년 1월 12일에 출원된 미국 가특허출원 60/758,519 의 내용은 여기서 참조로 인용된다.

Claims (21)

  1. 사이에 간극을 갖는 인접한 두 PV 전지를 전기적으로 접속하기 위한 커넥터로서, 각각의 전지는 단자를 갖고, 상기 커넥터는,
    상기 두 PV 전지 중 제 1 전지의 단자와 접촉하는 제 1 단부 및 상기 두 PV 전지 중 제 2 전지의 단자와 접촉하는 제 2 단부를 가지며, 상기 전지들 사이의 간극에 놓여 있는 도전성 재료의 길이부;
    상기 도전성 재료의 길이부의 상기 제 1 단부를 상기 제 1 전지의 단자에 전기 접속하기 위한 접촉부; 및
    상기 도전성 재료의 길이부의 상기 제 2 단부를 상기 제 2 전지의 단자에 전기 접속하기 위한 접촉부를 포함하고,
    전기 접촉부들은 서로 떨어져 있어서, 상기 도전성 재료의 길이부의 상당한 중간 부분이 각각의 전지 사이에서 상기 도전성 재료의 길이부에 응력 완화 구역을 형성하는, 사이에 간극을 갖는 인접한 두 PV 전지를 전기적으로 접속하기 위한 커넥터.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 접촉부들은 땜납을 포함하는, 사이에 간극을 갖는 인접한 두 PV 전지를 전기적으로 접속하기 위한 커넥터.
  3. 제 2 항에 있어서, 상기 도전성 재료의 길이부는, 상기 도전성 재료의 리본 의 길이부를 포함하는, 사이에 간극을 갖는 인접한 두 PV 전지를 전기적으로 접속하기 위한 커넥터.
  4. 제 3 항에 있어서, 상기 리본은 땜납으로 코팅된 구리, 알루미늄, 인바 (invar), 주석, 또는 납으로 이루어진 라미네이트를 포함하는, 사이에 간극을 갖는 인접한 두 PV 전지를 전기적으로 접속하기 위한 커넥터.
  5. 제 3 항에 있어서, 리본의 납땜되지 않은 길이가, 간극의 거리와 간극의 한 측에 있는 상기 간극의 거리의 적어도 약 4 배와 동일한 거리의 합과 동일한, 사이에 간극을 갖는 인접한 두 PV 전지를 전기적으로 접속하기 위한 커넥터.
  6. 제 5 항에 있어서, 상기 간극은 약 2 ㎜ 이고, 상기 리본의 납땜되지 않은 길이가 약 22 ㎜ 인, 사이에 간극을 갖는 인접한 두 PV 전지를 전기적으로 접속하기 위한 커넥터.
  7. 제 1 항에 있어서, 상기 제 1 전지의 단자는 양극이고, 상기 제 2 전지의 단자는 음극이어서, 상기 전지들이 직렬로 연결되는, 사이에 간극을 갖는 인접한 두 PV 전지를 전기적으로 접속하기 위한 커넥터.
  8. 제 1 항에 있어서, 상기 제 1 전지의 단자와 상기 제 2 전지의 단자는 유사 한 극성이어서, 상기 전지들이 병렬로 연결되는, 사이에 간극을 갖는 인접한 두 PV 전지를 전기적으로 접속하기 위한 커넥터.
  9. 사이에 간극을 갖는 인접한 두 PV 전지를 전기적으로 접속하기 위한 커넥터로서, 각각의 전지는 그 표면에 단자를 갖고, 상기 커넥터는,
    상기 두 PV 전지 중 제 1 전지의 단자와 접촉하는 제 1 단부 및 상기 두 PV 전지 중 제 2 전지의 단자와 접촉하는 제 2 단부를 가지며, 상기 전지들 사이의 간극에 놓여 있는 도전성 재료의 길이부;
    상기 도전성 재료의 길이부의 상기 제 1 단부를 상기 제 1 전지의 단자에 전기 접속하는 제 1 배치 (batch) 의 땜납; 및
    상기 도전성 재료의 길이부의 상기 제 2 단부를 상기 제 2 전지의 단자에 전기 접속하는 제 2 배치의 땜납을 포함하고,
    상기 도전성 재료의 길이부의 상당한 부분이 PV 전지에 납땜되지 않아서, 상기 전지들 사이에서 상기 도전성 재료의 길이부의 중간 구획에 응력 완화 구역을 형성하는, 사이에 간극을 갖는 인접한 두 PV 전지를 전기적으로 접속하기 위한 커넥터.
  10. 제 9 항에 있어서, 상기 도전성 재료의 길이부는, 상기 도전성 재료로 이루어진 리본의 길이부를 포함하는, 사이에 간극을 갖는 인접한 두 PV 전지를 전기적으로 접속하기 위한 커넥터.
  11. 제 10 항에 있어서, 리본의 납땜되지 않은 길이가, 간극의 거리와 간극의 한 측에 있는 상기 간극의 거리의 적어도 약 4 배와 동일한 거리의 합과 동일한, 사이에 간극을 갖는 인접한 두 PV 전지를 전기적으로 접속하기 위한 커넥터.
  12. 서로 매우 가까이 위치되고 표면에 단자를 각각 포함하는 복수의 PV 전지와,
    인접한 전지를 서로 전기적으로 접속하기 위한 복수의 커넥터를 포함하는 태양전지 모듈로서,
    각각의 커넥터는,
    복수의 PV 전지 중 제 1 PV 전지의 일부에 연장되고 그 전지의 단자와 접촉하는 제 1 단부 및 복수의 PV 전지 중 제 2 PV 전지의 일부에 연장되고 그 전지의 단자와 접촉하는 제 2 단부를 갖고, 상기 제 1 및 제 2 PV 전지의 일부를 따라 연장되고 또한 각 PV 전지들 사이의 간극에 놓여 있는 도전성 재료의 길이부;
    상기 도전성 재료의 길이부의 제 1 단부를 상기 제 1 PV 전지의 단자에 전기 접속하는 제 1 배치의 땜납; 및
    상기 도전성 재료의 길이부의 제 2 단부를 상기 제 2 PV 전지의 단자에 전기 접속하는 제 2 배치의 땜납을 포함하고,
    상기 제 1 배치의 땜납과 상기 제 2 배치의 땜납이 인접한 각 전지의 에지로부터 떨어져 있어, 도전성 재료로 이루어진 상기 길이부의 상당한 길이가 중간 구획를 따라 납땜되지 않은 채로 남아서, 상기 제 1 및 제 2 PV 전지들 사이에 있는 커넥터에서 응력 완화 구역을 형성하는, 태양전지 모듈.
  13. 제 12 항에 있어서, 상기 도전성 재료의 길이부는, 도전성 재료로 이루어진 리본의 길이부를 포함하는, 태양전지 모듈.
  14. 제 13 항에 있어서, 상기 리본은 땜납으로 코팅된 구리, 알루미늄, 인바, 주석, 또는 납으로 이루어진 라미네이트를 포함하는, 태양전지 모듈.
  15. 제 13 항에 있어서, 리본의 납땜되지 않은 길이가, 간극의 거리와 간극의 한 측에 있는 상기 간극의 거리의 적어도 약 4 배 ∼ 약 5 배와 동일한 거리의 합과 동일한, 태양전지 모듈.
  16. 인접한 두 PV 전지를 서로 전기 접속하는 방법으로서,
    상기 PV 전지를 서로 매우 가까이 위치시키는 단계;
    상기 도전성 재료의 일 단부가 상기 두 PV 전지 중 제 1 PV 전지의 단자와 접촉하고 타 단부가 상기 두 PV 전지 중 제 2 PV 전지의 단자와 접촉하도록, 도전성 재료의 길이부를 상기 PV 전지들 사이의 간극에 위치시키는 단계;
    납땜된 단자로부터 상기 제 1 PV 전지의 에지까지 연장된 도전성 재료의 상기 길이부의 실질적인 일부가 납땜되지 않은 채로 남도록, 도전성 재료의 상기 길이부의 제 1 단부의 일부를 상기 제 1 PV 전지의 상기 단자에 납땜하는 단계; 및
    납땜된 단자로부터 상기 제 2 PV 전지의 에지까지 연장된 도전성 재료의 상기 길이부의 실질적인 부분이 납땜되지 않은 채로 남도록, 도전성 재료의 상기 길이부의 제 2 단부의 일부를 상기 제 2 PV 전지의 상기 단자에 납땜하는 단계를 포함하고,
    상기 도전성 재료의 길이부의 납땜되지 않은 부분들 및 인접한 두 PV 전지 사이의 간극에 놓여 있는 도전성 재료의 상기 길이부의 부분이 상기 도전성 재료의 길이부에서 응력 완화 구역을 형성하여, 상기 도전성 재료의 상기 길이부에서의 응력 파괴 (stress failure) 를 경감하는, 인접한 두 PV 전지를 서로 전기 접속하는 방법.
  17. 제 16 항에 있어서, 상기 도전성 재료의 길이부는, 도전성 재료로 이루어진 리본의 길이부를 포함하는, 인접한 두 PV 전지를 서로 전기 접속하는 방법.
  18. 제 17 항에 있어서, 상기 리본은 땜납으로 코팅된 구리를 포함하는, 인접한 두 PV 전지를 서로 전기 접속하는 방법.
  19. 제 17 항에 있어서, 상기 리본은 땜납으로 코팅된 구리, 알루미늄, 인바, 주석, 또는 납으로 이루어진 라미네이트를 포함하는, 인접한 두 PV 전지를 서로 전기 접속하는 방법.
  20. 제 16 항에 있어서, 도전성 재료의 납땜되지 않은 길이가, 간극의 거리와 간극의 한 측에 있는 상기 간극의 거리의 적어도 약 4 배와 동일한 거리의 합과 동일한, 인접한 두 PV 전지를 서로 전기 접속하는 방법.
  21. 제 17 항에 있어서, 인접한 두 PV 전지 사이에 리본의 1 이상의 개별 길이부가 사용되는, 인접한 두 PV 전지를 서로 전기 접속하는 방법.
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