KR20110006351A - Solar cell panel - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 태양 전지 패널에 관한 것으로, 보다 상세하게는 신뢰성이 향상된 태양 전지 패널에 관한 것이다. The present invention relates to a solar panel, and more particularly to a solar panel with improved reliability.
최근 석유나 석탄과 같은 기존 에너지 자원의 고갈이 예측되면서 이들을 대체할 대체 에너지에 대한 관심이 높아지면서, 태양 에너지로부터 전기 에너지를 생산하는 태양 전지가 주목 받고 있다.With the recent prediction of the depletion of existing energy sources such as oil and coal, there is a growing interest in alternative energy to replace them, attracting attention for solar cells that produce electrical energy from solar energy.
일반적인 태양 전지는 p형과 n형처럼 서로 다른 도전성 타입(conductive type)의 반도체로 각각 이루어지는 기판(substrate) 및 에미터부(emitter layer), 그리고 기판과 에미터부에 각각 연결된 전극을 구비한다. 이때, 기판과 에미터부의 계면에는 p-n 접합이 형성된다.A typical solar cell includes a substrate and an emitter layer, each of which is composed of semiconductors of different conductive types, such as p-type and n-type, and electrodes connected to the substrate and the emitter, respectively. At this time, a p-n junction is formed at the interface between the substrate and the emitter portion.
이러한 태양 전지에 빛이 입사되면 반도체 내부의 전자가 광전 효과(photoelectric effect)에 의해 자유전자(free electron)(이하, '전자'라 함)가 되고, 전자와 정공은 p-n 접합의 원리에 따라 n형 반도체와 p형 반도체 쪽으로, 예를 들어 에미터부와 기판 쪽으로 각각 이동한다. 그리고 이동한 전자와 정공은 기판 및 에미터부에 전기적으로 연결된 각각의 전극에 의해 수집된다.When light is incident on the solar cell, electrons inside the semiconductor become free electrons (hereinafter referred to as electrons) due to a photoelectric effect, and electrons and holes are n in accordance with the principle of pn junction. They move toward the type semiconductor and the p-type semiconductor, for example toward the emitter portion and the substrate. The moved electrons and holes are collected by respective electrodes electrically connected to the substrate and the emitter portion.
이때, 에미터부와 기판 위에는 에미터부와 기판에 배치된 각각의 전극을 연결하는 버스 바(bus bar)와 같은 적어도 하나의 집전부가 형성된다.In this case, at least one current collector, such as a bus bar, is formed on the emitter portion and the substrate to connect the electrodes disposed on the emitter portion and the substrate.
이러한 구성의 태양 전지에서 생산되는 전압 및 전류는 매우 작은 편이므로 원하는 출력을 얻기 위해서는 여러 개의 태양 전지를 직렬 또는 병렬로 연결한 후 방수 처리한 형태의 태양 전지 모듈을 제조하여 사용한다.Since the voltage and current produced by the solar cell of such a configuration is very small, in order to obtain a desired output, a solar cell module of a waterproof type is manufactured by connecting several solar cells in series or in parallel.
태양 전지 패널은 태양 전지 모듈 및 이 모듈의 전체 둘레를 둘러싸는 프레임을 포함한다.The solar panel includes a solar cell module and a frame surrounding the entire circumference of the module.
이러한 태양 전지 패널은 자외선, 풍설, 산성비, 동결, 오염의 퇴적 등의 매우 가혹한 조건하에서 내구성을 유지해야 한다. 그런데, 종래에는 프레임의 전면(front face)과 태양 전지 모듈의 전면(front face) 사이에 높이 차가 발생한다.Such solar panels must be durable under very harsh conditions such as ultraviolet, snow, acid rain, freezing, and deposition of pollution. However, conventionally, a height difference occurs between the front face of the frame and the front face of the solar cell module.
따라서, 태양 전지 모듈에 불순물이 쌓이는 경우 상기 불순물이 태양 전지 모듈의 외측으로 제거되지 못하고, 이로 인해 핫-스폿(hot-spot)이 발생되는 문제점이 있다.Therefore, when impurities accumulate in the solar cell module, the impurities may not be removed to the outside of the solar cell module, resulting in a hot spot.
또한, 태양 전지 모듈로 낙하한 빗물이 원활이 배수되지 못하고 태양 전지 모듈 내부로 침투되므로, 태양 전지 모듈의 수명이 단축되는 등의 문제점이 있다.In addition, since rainwater that has fallen to the solar cell module does not drain smoothly and penetrates into the solar cell module, there is a problem that the life of the solar cell module is shortened.
또한, 태양 전지 모듈과 프레임의 전면(front face)의 높이 차로 인해 발생하는 섀도우 효과(shadow effect)는 태양 전지 모듈의 일부 영역에 빛이 입사되지 못하게 함으로써 태양 전지 모듈의 출력을 저하시키는 문제점이 있다.In addition, a shadow effect caused by the difference in height between the solar cell module and the front face of the frame has a problem of lowering the output of the solar cell module by preventing light from being incident on a portion of the solar cell module. .
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 태양 전지 모듈과 프레임의 결합부 근처에 쌓이는 불순물을 최소화하고, 자정 능력을 향상시켜 수명 및 신뢰성이 향상된 태양 전지 패널을 제공하는 것이다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in an effort to provide a solar panel having improved lifetime and reliability by minimizing impurities accumulated near a coupling portion of a solar cell module and a frame and improving self-cleaning ability.
본 발명의 실시예에 따른 태양 전지 패널은 투명 부재를 포함하는 태양 전지 모듈; 상변부와 하변부 및 이들을 연결하는 연결부를 포함하고, 상기 태양 전지 모듈의 주변 가장자리부에 접합되며, 탄성력에 의해 태양 전지 모듈을 지지하는 지지 부재; 및 상부 결합부와 하부 결합부 및 이들을 연결하는 연결 결합부를 포함하는 암형 결합부를 구비하고, 상기 태양 전지 모듈에 접합된 지지 부재가 암형 결합부에 결합되는 것에 의해 태양 전지 모듈을 지지하는 프레임을 포함한다. 여기에서, 상기 상부 결합부와 투명 부재의 전면(front face)이 동일한 평면 상에 위치한다.Solar cell panel according to an embodiment of the present invention comprises a solar cell module comprising a transparent member; A support member including an upper edge portion and a lower edge portion and a connection portion connecting the upper edge portion and the lower edge portion, the support member being bonded to a peripheral edge of the solar cell module and supporting the solar cell module by an elastic force; And a female coupling part including an upper coupling part and a lower coupling part and a connection coupling part connecting the same, and a frame for supporting the solar cell module by being coupled to the female coupling part by a support member joined to the solar cell module. do. Here, the front face of the upper engaging portion and the transparent member is located on the same plane.
프레임의 상부 결합부와 태양 전지 모듈의 투명 부재는 서로 대응하는 형상의 경사면을 구비할 수 있다. 이때, 상부 결합부의 경사면은 연결 결합부를 향하는 방향으로 경사진 제1 경사면이고, 투명 부재의 경사면은 제1 경사면에 대응하는 형상의 제2 경사면일 수 있다.The upper coupling portion of the frame and the transparent member of the solar cell module may have inclined surfaces corresponding to each other. In this case, the inclined surface of the upper coupling portion may be a first inclined surface inclined toward the connection coupling portion, and the inclined surface of the transparent member may be a second inclined surface of a shape corresponding to the first inclined surface.
하부 결합부의 길이는 상부 결합부의 길이에 비해 길게 형성되는 것이 바람직하다. 이때, 하부 결합부의 단부는 태양 전지 모듈 내에 배치된 최외곽의 태양 전지 셀과 인접한 위치까지 연장될 수 있으며, 바람직하게는 하부 결합부의 단부가 최외곽의 태양 전지 셀과 중첩될 수 있다.The length of the lower coupling portion is preferably formed longer than the length of the upper coupling portion. In this case, an end portion of the lower coupling portion may extend to a position adjacent to the outermost solar cell disposed in the solar cell module, and preferably, an end portion of the lower coupling portion may overlap the outermost solar cell.
투명 부재는 저 철분 강화 유리를 포함할 수 있으며, 저 철분 강화 유리는 1매 이상일 수 있다. 그리고 지지 부재의 상변부의 단부면은 투명 부재 및 상부 결합부의 전면(front face)과 동일한 평면 상에 위치할 수 있다.The transparent member may include low iron tempered glass, and the low iron tempered glass may be one or more. And the end face of the upper side of the support member may be located on the same plane as the front face of the transparent member and the upper coupling portion.
이러한 특징에 의하면, 프레임의 전면(front face)과 태양 전지 모듈의 전면(front face) 사이에 높이 차가 제거된다.According to this feature, the height difference is eliminated between the front face of the frame and the front face of the solar cell module.
따라서, 태양 전지 모듈에 불순물이 쌓이는 경우 상기 불순물을 태양 전지 모듈의 외측으로 효과적으로 제거할 수 있으므로, 불순물로 인한 핫-스폿(hot-spot)의 발생을 억제할 수 있다.Therefore, when impurities accumulate in the solar cell module, the impurities may be effectively removed to the outside of the solar cell module, thereby suppressing the occurrence of hot spots due to the impurities.
또한, 태양 전지 모듈로 낙하한 빗물이 원활하게 배수되므로, 태양 전지 모듈의 내부로 수분이 침투하는 것을 억제할 수 있고, 이로 인해 내습성이 향상되어 태양 전지 모듈의 수명이 증가된다.In addition, since the rain water dropped to the solar cell module is smoothly drained, it is possible to suppress the penetration of moisture into the interior of the solar cell module, thereby improving the moisture resistance to increase the life of the solar cell module.
또한, 태양 전지 모듈과 프레임의 전면(front face)의 높이 차로 인해 발생하는 섀도우 효과(shadow effect)를 제거할 수 있으므로, 태양 전지 모듈의 출력을 증가시킬 수 있다.In addition, since the shadow effect caused by the difference in height between the solar cell module and the front face of the frame can be eliminated, the output of the solar cell module can be increased.
아래에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 다양한 형태로 구현될 수 있으며 여 기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 부여하였다.DETAILED DESCRIPTION Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings so that those skilled in the art may easily implement the present invention. As those skilled in the art would realize, the described embodiments may be modified in various different ways, all without departing from the spirit or scope of the present invention. In the drawings, parts irrelevant to the description are omitted for simplicity of explanation, and like reference numerals designate like parts throughout the specification.
도면에서 여러 층 및 영역을 명확하게 표현하기 위하여 두께를 확대하여 나타내었다. 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "위에" 있다고 할 때, 이는 다른 부분 "바로 위에" 있는 경우뿐 아니라 그 중간에 다른 부분이 있는 경우도 포함한다. 반대로 어떤 부분이 다른 부분 "바로 위에" 있다고 할 때에는 중간에 다른 부분이 없는 것을 뜻한다.In the drawings, the thickness of layers, films, panels, regions, etc., are exaggerated for clarity. When a layer, film, region, plate, or the like is referred to as being "on" another portion, it includes not only the case directly above another portion but also the case where there is another portion in between. On the contrary, when a part is "just above" another part, there is no other part in the middle.
그러면 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예를 설명한다.An embodiment of the present invention will now be described with reference to the accompanying drawings.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 태양 전지 패널의 결합 상태를 나타내는 단면도이고, 도 2는 도 1에 도시한 태양 전지 패널의 분해 상태를 나타내는 단면도이다.1 is a cross-sectional view showing a bonding state of a solar panel according to an embodiment of the present invention, Figure 2 is a cross-sectional view showing an exploded state of the solar panel shown in FIG.
도 1 및 도 2를 참고로 하면, 태양 전지 패널(100)은 태양 전지 모듈(10)과, 그 주변 가장자리부에 장착되는 지지 부재(20)와, 지지 부재(20)를 거쳐서 태양 전지 모듈(10)을 지지하는 프레임(30)을 포함한다.Referring to FIGS. 1 and 2, the
태양 전지 모듈(10)은 복수개의 태양 전지 셀(11)들, 인접한 태양 전지 셀(11)들을 전기적으로 연결하는 인터커넥터(도시하지 않음), 태양 전지 셀(11)들을 보호하는 보호막(EVA: Ethylene Vinyl Acetate)(13), 태양 전지 셀(11)들의 수광면 쪽으로 보호막(13) 위에 배치되는 투명 부재(14), 및 수광면 반대 쪽으로 보호막(13)의 하부에 배치되는 후면 시트(back sheet)(15)를 포함하며, 상기 부품들 은 라미네이션 공정에 의해 일체화 된다.The
여기에서, 후면 시트(15)는 태양 전지 모듈(10)의 후면에서 습기가 침투하는 것을 방지하여 태양 전지 셀(11)들을 외부 환경으로부터 보호한다. 이러한 후면 시트(15)는 수분과 산소 침투를 방지하는 층, 화학적 부식을 방지하는 층, 절연 특성을 갖는 층과 같은 다층 구조를 가질 수 있다.Here, the
보호막(13)은 태양 전지 셀(11)들의 상부 및 하부에 각각 배치된 상태에서 라미네이션 공정에 의해 태양 전지 셀(11)들과 일체화 되는 것으로, 습기 침투로 인한 부식을 방지하고 태양 전지 셀(11)들을 충격으로부터 보호한다. 이러한 보호막(13)은 에틸렌 비닐 아세테이트(EVA, ethylene vinyl acetate)와 같은 물질로 이루어질 수 있다.The
보호막(13) 위에 위치하는 투명 부재(14)는 투과율이 높고 파손 방지 기능이 우수한 강화 유리 등으로 이루어져 있다. 이때, 강화 유리는 철 성분 함량이 낮은 저(low) 철분 강화 유리(low iron tempered glass)일 수 있다. 도시하지는 않았지만, 투명 부재(14)는 빛의 산란 효과를 높이기 위해서 내측면이 텍스쳐링(texturing) 처리될 수 있다.The
이러한 태양 전지 모듈(10)은 태양 전지 셀(11)들을 테스트하는 단계, 테스트가 완료된 복수의 태양 전지 셀(11)들을 인터커넥터에 의해 전기적으로 연결하는 단계, 상기 부품들을 순차적으로, 예컨대 하부로부터 후면 시트(15), 하부 보호막, 태양 전지 셀(11)들, 상부 보호막 및 투명 부재(14)의 순서로 배치하는 단계, 진공 상태에서 라미네이션 공정을 실시하여 상기 부품들을 일체화 하는 단계, 에지 트리 밍(edge trimming) 단계 및 모듈 테스트를 실시하는 단계 등의 공정 순서에 따라 제조된다.The
태양 전지 모듈(10)의 주변 가장자리부에 접합되는 지지 부재(20)는 상변부(21)와 하변부(22) 및 이들을 연결하는 연결부(23)를 포함한다. 지지 부재(20)는 탄성력을 갖는 재질의 테이프로 이루어질 수 있다.The
그리고, 태양 전지 모듈(10)의 주변 가장자리부에 접합된 지지 부재(20)가 결합되는 것에 의해 태양 전지 모듈(10)을 지지하는 프레임(30)은 암형 결합부(31)와 단면 L자 형상의 다리부(32)를 포함한다. 암형 결합부(31)는 지지 부재(20)를 결합하기 위한 것으로, 상변부(21)와 결합되는 상부 결합부(31a), 하변부(22)와 결합되는 하부 결합부(31b) 및 연결부(23)와 결합되는 연결 결합부(31c)를 포함한다.In addition, the
이러한 구성의 태양 전지 패널에 있어서, 본 실시예에 따르면 프레임(30)의 상부 결합부(31a)의 전면(front face, 광원을 향하는 면을 말한다)과 투명 부재(14)의 전면(front face)이 동일한 평면(SP; Same Plane) 상에 위치하는 것을 특징으로 한다. 즉, 상부 결합부(31a)의 전면(front face)과 투명 부재(14)의 전면(front face)은 높이 차가 없다.In the solar cell panel having such a configuration, according to the present embodiment, the front face of the
이를 위해, 프레임(30)의 상부 결합부(31a)는 제1 경사면(33)을 포함하도록 형성되고, 투명 부재(14)는 제2 경사면(14a)을 포함하도록 형성된다.To this end, the
제1 및 제2 경사면(33, 14a)은 서로 대응하는 형상으로 형성된다. 보다 구체적으로, 상부 결합부(31a)의 제1 경사면(33)은 연결 결합부(31c)를 향하는 방향으로 경사지게 형성되고, 투명 부재(14)의 제2 경사면(14a)은 투명 부재(14)의 가 장자리를 향하는 방향으로 경사지게 형성된다.The first and second
따라서 지지 부재(20)가 태양 전지 모듈(10)의 주변 가장자리부에 접합된 상태에서 프레임(30)의 암형 결합부(31)에 결합되면 상부 결합부(31a)의 전면(front face)과 상변부(21)의 단부면과 투명 부재(14)의 전면(front face)이 모두 동일한 평면(SP) 상에 위치된다.Therefore, when the
여기에서, 지지 부재(20)의 상변부(21)는 그의 단부면이 상기 동일 평면(SP) 상에 위치되도록 하기 위해 제1 경사면(33)과 제2 경사면(14a)의 경사도에 맞게 미리 가공하는 것이 바람직하다.Here, the
한편, 암형 결합부(31)의 하부 결합부(31b)는 상부 결합부(31a)에 비해 길게 형성된다. 이때, 하부 결합부(31b)의 단부는 태양 전지 모듈(10) 내에 배치된 최외곽의 태양 전지 셀(11)과 인접한 위치까지 연장될 수 있다. 예를 들어, 하부 결합부(31b)의 단부는 도 1 및 도 2에 도시한 바와 같이 최외곽에 배치된 태양 전지 셀(11)과 일부 중첩될 수 있다.On the other hand, the
암형 결합부(31)를 상기와 같이 구성하면 경사면(14a)으로 인해 투명 부재(14)의 내충격성이 저하되는 것을 방지할 수 있다.If the
이상에서는 1매의 투명 부재의 가장자리부를 제2 경사면으로 형성하는 것을 예로 들어 설명하였지만, 2매의 투명 부재를 사용하는 것도 가능하다. 이 경우, 가장자리부가 경사지게 형성된 1매의 투명 부재를 다른 1매의 평평한 투명 부재에 접착하는 것에 따라 투명 부재를 형성할 수 있다.In the above description, the edge portion of one transparent member is formed as a second inclined surface, but the two transparent members can be used. In this case, the transparent member can be formed by adhering one transparent member having an inclined edge portion to the other flat transparent member.
이상에서 본 발명의 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리 범위는 이에 한정되지 않으며, 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속한다.Although the embodiments of the present invention have been described in detail above, the scope of the present invention is not limited thereto, and various modifications and improvements of those skilled in the art using the basic concepts of the present invention defined in the following claims are also provided. It belongs to the scope of rights.
도 1은 본 발명의 한 실시예에 따른 태양 전지 패널의 결합 상태를 나타내는 단면도이다.1 is a cross-sectional view showing a bonding state of a solar cell panel according to an embodiment of the present invention.
도 2는 도 1의 분해 상태를 나타내는 단면도이다.2 is a cross-sectional view illustrating an exploded state of FIG. 1.
*도면의 주요부분에 대한 간단한 설명*Brief description of the main parts of the drawing
10: 태양 전지 모듈 14: 투명 부재10
20: 지지 부재 30: 프레임20: support member 30: frame
100: 태양 전지 패널100: solar panel
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