KR20110079677A - 솔라 전기 패널 - Google Patents

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KR20110079677A
KR20110079677A KR1020117009437A KR20117009437A KR20110079677A KR 20110079677 A KR20110079677 A KR 20110079677A KR 1020117009437 A KR1020117009437 A KR 1020117009437A KR 20117009437 A KR20117009437 A KR 20117009437A KR 20110079677 A KR20110079677 A KR 20110079677A
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electrical
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크리스토퍼 조지 에드워드 나이팅게일
와이 홍 리
분 호우 테이
스위 밍 고
택 위 앙
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드래곤 에너지 피티이. 리미티드
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Abstract

솔라 패널(400)은 베이스 타일(100), 복수의 광전지 타일들(10), 각각의 광전지 타일(10)을 위한 연결 시스템(200) 및 1 이상의 전기 바이패스 디바이스들(42)을 포함한다. 각각의 광전지 타일(10)은 광전지 셀 회로(40)를 형성하도록 함께 전기적으로 연결된 1 이상의 광전지 셀들(12)을 포함한다. 상기 연결 시스템(200)은 베이스 타일(100)에 의해 또는 이 위에 지지되고, 2 이상의 광전지 타일들의 그룹들로 광전지 타일들(10)을 함께 전기적으로 연결하며, 베이스 타일(100)에 광전지 타일들(10)을 기계적으로 커플링한다. 적어도 하나의 바이패스 디바이스(42)는 광전지 셀 회로(40) 내의 1 이상의 광전지 셀들(12)의 세트에 걸쳐 분로된다. 광전지 셀들의 세트에 걸린 출력 전압이 사전설정된 임계 전압보다 낮을 때, 각각의 바이패스 디바이스(42)는 광전지 셀들(12)의 세트에 걸쳐 광전지 셀 회로(40)에 전류 경로를 제공한다.

Description

솔라 전기 패널{SOLAR ELECTRIC PANEL}
본 발명은 솔라 전기 패널에 관한 것으로, 더 구체적으로는 건물에 전기 에너지를 제공하도록 건물의 지붕 상에 사용하기 위한 - 하지만, 이로 한정되지 않는(not exclusively) - 솔라 전기 패널에 관한 것이다.
솔라 전기 패널들을 이용하여 전기 장치 또는 저장 디바이스들에 전력을 제공하는 것이 잘 알려져 있다. 특정 용도(application at hand)에 따라, 패널들은 자립형(free-standing)이거나, 건물의 지붕에 적용될 수 있다. 패널들이 건물의 지붕에 적용될 때, 패널들은 통상적으로 기존의 지붕 덮개 위에 놓일 수 있다.
출원인은 태양 에너지를 전기로 전환하는 광전지 타일 조립체(photovoltaic tile assembly)를 이미 발명하였다. 광전지 타일 조립체는 지붕 덮개로서 작용할 수 있음에 따라 타일, 슬레이트(slate) 및 철(iron)과 같이 통상적인 지붕 덮개들 대신에 사용될 수 있는 방식으로 구성된다.
출원인의 앞서 설명된 광전지 타일 조립체의 추가적인 세부내용들은 싱가폴 특허 출원 제 200716871-9에 개시되어 있다.
본 발명은 솔라 전기 패널을 제공하고자 한다.
일 실시형태에서, 본 발명은 솔라 전기 패널을 제공하고, 상기 솔라 전기 패널은:
베이스 타일;
복수의 광전지 타일 - 각각의 광전지 타일은 함께 전기적으로 연결된 1 이상의 광전지 셀들을 포함하여, 광전지 셀 회로를 형성함 - ;
상기 베이스 타일 상에 또는 베이스 타일 내에 지지된 연결 시스템 - 상기 연결 시스템은 2 이상의 광전지 타일들의 그룹들로 상기 광전지 타일들을 함께 전기적으로 연결시키고, 상기 베이스 타일에 상기 광전지 타일들을 기계적으로 커플링시키며, 상기 연결 시스템은 상기 베이스 타일과 인접한 베이스 타일의 전기적 커플링을 촉진하도록 구성됨 - ; 및
상기 광전지 셀 회로에서 1 이상의 광전지 셀들의 세트에 걸쳐 분로된(shunted) 적어도 하나의 바이패스 디바이스(bypass device)를 포함하고, 상기 바이패스 디바이스는 상기 광전지 셀들의 세트에 걸린 출력 전압이 사전설정된 임계 전압보다 낮을 때에 상기 광전지 셀들의 세트에 걸쳐(across) 상기 광전지 셀 회로에 전류 경로를 제공한다.
상기 연결 시스템은:
복수의 전도성 포스트(post)들 - 각각의 포스트는 광전지 타일들이 커플링되는 자유 단부(free end)를 가짐 - ; 및
상기 포스트들을 함께 전기적으로 연결하는 복수의 전기 전도체들을 포함할 수 있다.
상기 연결 시스템은 제 1 전기 커넥터 및 상보적 제 2 전기 커넥터를 포함할 수 있고, 상기 제 1 전기 커넥터는 상기 포스트들의 첫 번째에 연결된 전기 전도체의 일 단부에 커플링되고, 상기 제 2 전기 커넥터는 상기 포스트들의 마지막에 연결된 전기 전도체의 일 단부에 커플링되며, 하나의 전기 연결 시스템의 상기 제 1 전기 커넥터는 제 2 전기 연결 시스템의 제 2 전기 커넥터에 전기적으로 연결될 수 있어, 상기 제 1 및 제 2 전기 연결 시스템들 간에 전기 연속성(electrical continuity)을 제공한다.
상기 제 1 및 제 2 전기 커넥터들의 하나 또는 둘 모두에는 탄성도(degree of resilience)가 제공되어, 함께 커플링될 때 제 1 및 제 2 전기 커넥터들 사이에 기계적인 힘을 인가할 수 있으며, 상기 기계적인 힘은 상기 제 1 및 제 2 전기 커넥터들 간의 커플링을 유지하도록 작용한다.
또한, 상기 제 1 및 제 2 전기 커넥터들은, 서로 맞물릴(engaged) 때, 변동하는 길이(variable length)의 상호 접촉면을 형성하도록 구성될 수 있다.
각각의 포스트의 자유 단부에는 광전지 타일에 기계적 및 전기적 연결을 가능하게 하는 피팅(fitting)이 제공될 수 있다.
상기 피팅은 포스트의 자유 단부에 대해 형성된, 복수의 탄성적인, 또는 탄성적으로 지지된, 반경방향으로 연장된 돌출부들을 포함할 수 있다.
대안적인 실시예에서, 상기 피팅은: (a) 포스트의 자유 단부 상에 형성된 나사산(screw thread), 및 상기 나사산 상에 나사고정되기에 적합한 너트(nut)의 조합, 또는 (b) 포스트의 자유 단부 내에 형성된 나사산, 및 상기 나사산 상에 나사고정되기에 적합한 나사 또는 볼트의 조합을 포함할 수 있다.
솔라 패널의 일 실시예에서는, 전기 전도체들 및 포스트들이 캡슐화(encapsulate)되어, 전기 연결 타일을 형성하며, 각각의 포스트의 자유 단부는 광전지 타일들과의 연결을 촉진하도록 접근가능하다.
연결 시스템의 일 형태에서, 각각의 전기 전도체는 복수의 포스트들이 연결되는 전도성 레일(conducting rail)을 포함한다.
하지만, 연결 시스템의 대안적인 형태에서, 각각의 전기 전도체는 회로 기판 상에 1 이상의 와이어들, 또는 1 이상의 전도성 트랙(conducting track)들을 포함한다. 이 형태에서, 와이어들 또는 트랙들은 선택가능한 연결 구성들을 제공하도록 포스트들에 맞춤 연결(custom connection)을 가능하게 하도록 구성된다. 예를 들어, 와이어들 또는 트랙들은 1 이상의 제 1 전기 디바이스들 또는 장치들 사이에 직렬 연결을 제공하도록 구성될 수 있다.
베이스 타일은 몰딩가능한 재료(moldable material)로 만들어질 수 있으며, 상기 연결 시스템은 기판 내에 몰딩된다.
대안적인 실시예에서, 베이스 타일은 연결 시스템이 배치되는 공동(cavity)을 정의하는 하부 쉘(bottom shell)을 포함한다. 이 실시예에서, 베이스 타일은 상기 공동 위에 놓인 상부 쉘을 포함하고, 포스트들과 정렬되는 복수의 홀들이 제공되며, 상기 포스트들은 대응하는 홀들 쪽으로 연장된다.
베이스 타일은 제 1 표면 상에 복수의 마커(marker)들을 포함할 수 있으며, 각각의 마커는 상기 베이스 타일을 포함하는 평면에 수직인 평면에서 마커를 통과하는 기계적 체결구(fastener)가 연결 시스템으로부터 이격된 위치에 위치된다.
또한, 베이스 타일은 맞대어진 인접한 베이스 타일(adjacent abutting base tile)들 사이에 방수 시일(waterproof seal)을 제공하는 시일링 시스템을 포함할 수 있다.
각각의 광전지 타일은:
제 1 측면을 갖는 캐리어 타일(carrier tile); 및
상기 캐리어 타일에 대해 시일링된 커버 플레이트(cover plate)를 포함할 수 있고, 상기 커버 플레이트는 제 1 측면을 가지며, 각각의 제 1 측면들이 서로 마주한 채로 커버 플레이트가 상기 캐리어 타일 위에 놓이는 경우, 상기 캐리어 타일 및 상기 커버 플레이트는 이 사이에 후퇴부를 형성하도록 상대적으로 구성되며, 1 이상의 광전지 셀들이 상기 후퇴부 내에 안착(seat)된다.
패널의 일 형태에서, 광전지 타일은, 커버 플레이트가 제공된 측면에서 볼 때 슬레이트형 외관(slate-like appearance)을 가질 수 있다.
또한, 캐리어 타일은 슬레이트형 색상(colour)으로 되어 있을 수 있다.
광전지 셀들 또한 슬레이트형 색상으로 되어 있을 수 있다.
커버 플레이트는 캐리어 타일들과 실질적으로 동일한 풋프린트(footprint)를 가질 수 있어, 커버 플레이트 및 캐리어 타일의 각각의 에지들이 실질적으로 동일-경계선에 있다(co-terminous).
일 실시예에서, 후퇴부는 캐리어 타일의 제 1 표면 내에 형성될 수 있다. 이 실시예에서, 커버 플레이트는 상기 후퇴부 내에 안착될 수 있다.
광전지 타일들은, 상기 광전지 타일이 상기 연결 시스템에 의해 전기적으로 그리고 기계적으로 커플링되는 1 이상의 스루 홀 전기 단자(through hole electrical terminal)를 포함할 수 있으며, 광전지 타일들은 연결 시스템에 의해 전기적으로 그리고 기계적으로 커플링된다.
광전지 타일들은 각각의 전기 단자와 1 이상의 광전지 셀들 사이에 전기 연결을 제공하는 전기 셀 전도체들을 더 포함할 수 있다.
전기 셀 전도체는 상기 단자들로부터 연장되는 이들의 길이의 적어도 일부분에 대해 캐리어 타일 내로 몰딩될 수 있다.
각각의 바이패스 디바이스는 스위칭 디바이스를 포함한다.
바이패스 디바이스들 중 적어도 하나는 다이오드일 수 있다.
적어도 하나의 다이오드는 0.7 V보다 낮거나 이와 동일한 순방향 전압 강하(forward voltage drop)를 갖도록 선택된다.
패널의 일 형태에서, 적어도 하나의 스위칭 디바이스는 안티-퓨즈(anti-fuse) 또는 트랜지스터 스위칭 디바이스이다.
다이오드가 분로되는 1 이상의 광전지 셀들에 의해 각각의 다이오드가 역방향 바이어스(reverse bias)되는 방식으로, 적어도 1 이상의 다이오드가 광전지 셀들 중 1 이상에 걸쳐 분로되도록 배치될 수 있다.
적어도 하나의 바이패스 디바이스는 이로부터의 누설 전류를 감소시키도록 열적으로 절연(thermally insulate)될 수 있다.
도 1은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 솔라 전기 패널의 최상부로부터의 부분 분해도;
도 2는 도 1에 도시된 솔라 전기 패널 내에 통합된 베이스 타일의 저부로부터의 분해도;
도 3은 지지 구조체에 솔라 전기 패널을 부착시키는 방법;
도 4는 도 3에 도시된 베이스 타일의 단면 AA를 따른 도면;
도 5는 나란히 배치된 2 개의 베이스 타일들의 평면도;
도 6은 서로 결합되기 이전에 2 개의 베이스 타일들의 코너의 등축도;
도 7은 지지 구조체에 연결된 2 개의 베이스 타일들의 단면도;
도 8은 솔라 전기 패널의 측면도;
도 9는 솔라 전기 패널의 코너의 확대 등축도;
도 10은 2 개의 솔라 전기 패널들을 함께 전기적으로 연결할 때, 솔라 전기 패널 내에 통합된 연결 시스템의 일 형태를 나타낸 도면;
도 11은 연결 시스템의 또 다른 도면;
도 12는 베이스 타일에 솔라 전기 패널의 광전지 타일을 기계적으로 커플링하는 연결 시스템의 일 형태의 피팅의 확대도;
도 13은 도 10 및 도 11에 도시된 연결 시스템의 등가 회로도;
도 14는 베이스 타일에 솔라 전기 패널의 광전지 타일을 기계적으로 커플링하는 연결 시스템의 제 2 형태의 피팅의 확대도;
도 15는 베이스 타일에 솔라 전기 패널의 광전지 타일을 기계적으로 커플링하는 연결 시스템의 제 3 형태의 피팅의 확대도;
도 16은 베이스 타일에 솔라 전기 패널의 광전지 타일을 기계적으로 커플링하는 제 4 형태의 피팅을 통합한 연결 시스템 및 베이스 타일의 대안적인 형태를 도시한 도면;
도 17은 도 16에 도시된 연결 시스템 및 베이스 타일의 분해도;
도 18은 도 16 및 도 17에 도시된 연결 시스템의 등가 회로도;
도 19a는 솔라 전기 패널 내에 통합된 광전지 타일의 일 형태를 나타낸 도면;
도 19b는 도 19a에 도시된 광전지 타일의 분해도;
도 19c는 도 19a 및 도 19b에 도시된 광전지 타일 내에 통합된 캐리어 타일의 개략도;
도 20a는 솔라 전기 패널 내에 통합된 광전지 타일의 제 2 형태를 나타낸 도면;
도 20b는 도 20a에 도시된 타일의 분해도;
도 20c는 도 20a 및 도 20b에 도시된 광전지 타일 내에 통합된 캐리어 타일의 개략도;
도 21은 복수의 솔라 전기 패널들로 덮인 지붕의 일부분을 도시한 도면;
도 22는 광전지 타일 내에 통합된 일 형태의 시일링 시스템의 단면도;
도 23은 광전지 타일 내에 통합된 제 2 형태의 시일링 시스템의 단면도;
도 24는 직렬 연결된 광전지 셀들의 3 x 3 매트릭스로 구성된 광전지 셀 회로를 갖는 광전지 타일의 사시도;
도 25는 입사 광으로부터 차단된 광전지 셀들의 개수의 함수로서 도 24의 광전지 셀 회로의 개방 회로 전압의 그래프;
도 26은 테스트 회로 내에 통합된 도 24의 광전지 셀 회로의 회로도;
도 27은 광전지 셀 중 하나의 광전지 셀에 걸쳐 분로된 바이패스 디바이스를 도시한 도면;
도 28은 입사 광으로부터 차단된, 분로된 광전지 셀을 갖는 도 27의 광전지 셀 회로의 회로도;
도 29는 광전지 셀의 모든 광전지 셀들에 걸쳐 분로된 바이패스 디바이스를 도시한 도면; 및
도 30은 도 29에 도시된 타입의 2 개의 분로된 광전지 셀 회로들의 직렬 연결을 도시한 회로도이다.
도 1은 솔라 패널(400)의 일 실시예의 개략도이다. 상기 솔라 패널(400)은: 베이스 타일(100), 복수의 광전지 타일들(10)(오직 이 도면에만 도시됨), 각각의 광전지 타일(10)을 위한 연결 시스템(200), 및 1 이상의 전기 바이패스 디바이스들(42)을 포함한다. 더 구체적으로는, 각각의 광전지 타일(10)은 광전지 셀 회로(40)를 형성하도록 함께 전기적으로 연결된 1 이상의 광전지 셀들(12)을 포함한다. 연결 시스템(200)은 베이스 타일(100)에 의해 또는 이 위에 지지되고, 2 이상의 광전지 타일들의 그룹들로 광전지 타일들(10)을 함께 전기적으로 연결하며, 베이스 타일(100)에 광전지 타일들(10)을 기계적으로 커플링한다. 또한, 연결 시스템은 베이스 타일(100)과 인접한 베이스 타일의 전기적 커플링을 촉진하도록 구성된다. 적어도 하나의 바이패스 디바이스(42)는 광전지 셀 회로(40) 내의 1 이상의 광전지 셀들(12)의 세트에 걸쳐 분로된다. 광전지 셀들의 세트에 걸린 출력 전압이 사전설정된 임계 전압보다 낮을 때, 각각의 바이패스 디바이스(42)는 광전지 셀들(12)의 세트에 걸쳐 광전지 셀 회로(40)에 전류 경로를 제공한다. 아래에 더 자세히 설명되는 바와 같이, 예를 들어 차단 효과(shadow effect)로 인해 발생할 수 있는 높은 임피던스(high impedance) 또는 유효 단락 회로(effective short circuit)로서 작용하도록 개별 셀(12)의 전압 출력이 감소되는 경우에, 이는 솔라 패널(400)의 전압 강하를 감소시킨다.
상기 패널(400)은 복수의 인접한 패널들(400)에 연결되어, 증가된 전기 출력을 제공할 수 있다. 상기 패널(400)은, 이를테면 지면 기반 프레임(ground based frame)에 의해 지지된 어레이에 배치될 수 있다. 대안적으로, 상기 패널은 건물의 지붕 상에 장착될 수 있으며, 전력 관리 시스템에 연결되어 건물의 전기 디바이스들에 전력을 제공할 수 있다.
이제, 광전지 타일의 다양한 구성요소들이 더 자세히 설명될 것이다.
베이스 타일(100)
도 1 내지 도 9를 참조하면, 베이스 타일(100)의 가능한 일 형태는 전기 연결 시스템(200)을 지지하거나 유지하는 기판(102)을 포함한다. 연결 시스템(200)은 이후에 더 자세히 설명되지만, 베이스 타일(100)의 구조 및 기능의 이해를 돕기 위해 간단히 설명된다. 연결 시스템(200)은 전기 전도체(202)에 의해 함께 연결된 복수의 전기 전도성 포스트들(204)을 포함한다. 각각의 포스트(204)는 기판(102)의 제 1 표면(104)으로부터 접근될 수 있거나 이를 넘어 연장되는 자유 단부(206)를 갖는다. 이는 광전지 타일들(10)을 함께 전기적으로 연결하는 것과, 베이스 타일(100)에 광전지 타일들(10)을 기계적으로 커플링하는 것을 둘 다 가능하게 하며 이를 촉진한다.
이 실시예에서, 기판(102)은 평평한 저부면(112) 및 상기 저부면(112)의 둘레에 연장된 주변 벽(114)을 갖는 하부 쉘(110)을 포함한다. 상기 저부면(112) 및 주변 벽(114)은, 전도체들(202)이 배치되는 공동(116)을 정의한다.
선택적으로, 공동(116)은 베이스 타일 조립체(110)를 통해 열적 절연을 제공하도록 절연 재료로 채워질 수 있다.
기판(102)이 하부 쉘(110)을 이용하여 형성되는 경우, 여기에는 공동(116) 위에 놓이고, 복수의 홀들(122) - 이를 통해, 포스트들(204)의 자유 단부들(206)이 연장됨 - 이 제공되는 상부 쉘(120)도 제공될 수 있다. 공동(116) 맞은편의 상부 쉘(120)의 표면은 베이스 타일(100)의 제 1 표면(104)을 형성한다. 상부 쉘(120)은 공동(116) 내로 물이 진입하는 것을 방지하도록 하부 쉘(110)에 대해 시일링된다. 이는 기계적 시일, 실란트(sealant), 접착제, 또는 초음파 용접의 사용에 의해 달성될 수 있다. 초음파 용접의 사용은, 기판(102)이 플라스틱 재료로 만들어지는 경우에 특히 적합하다.
베이스 타일(100)에 압축 저항을 어느 정도 제공하기 위해, 공동(116)과 마주하는 상부 쉘(120)의 표면(124)에 복수의 유지 다리(depending leg) 또는 지주(strut: 126)가 제공된다(도 2 및 도 4 참조). 상기 다리들(126)은, 상부 쉘(120)이 하부 쉘(110)에 부착되는 경우 저부면(112)에 대해 지탱된다.
하부 쉘(110)에는, 공동(116)의 내부에서 서로 평행하게, 또한 상기 쉘(110)의 대향 측면들에 연장되는 2 개의 솔리드 벤치(solid bench) 또는 스트립(strip: 128)이 제공된다. 솔라 패널(400)이 지붕 기반 에너지 시스템으로서 사용되는 경우, 베이스 타일(100)은 두껍게 만들어진 스트립들(128)을 통해 박히는 못 또는 나사(130)와 같은 기계적 체결구에 의해 지붕의 서까래(rafter: 348)들에 고정될 수 있다. 사용자가 스트립들(128)을 통해 못 또는 나사(130)를 박고, 이에 따라 전기 연결 시스템(200)을 피할 것을 보장하기 위해, 상부 쉘(120)에 4 개의 마커(132)가 각 코너에 하나씩 제공된다. 상기 마커들(132)은 제 1 표면(104) 상에 구성되는 지워지지 않는 단순한 마크; 압입 자국; 또는 스루 홀의 형태일 수 있다.
베이스 타일(100)에는 맞대어진 인접한 베이스 타일들(100) 사이에 방수 시일을 제공하는 타일 시일링 시스템(134)이 제공된다. 특히 도 4 내지 도 7을 참조하면, 이 실시예에서 타일 시일링 시스템(134)은 베이스 타일(100)의 2 개의 인접한 측면을 따라 진행하는 측방향 연장 텅(136), 및 베이스 타일(100)의 2 개의 나머지 측면을 따라 진행하는 길이방향 홈(138)을 포함한다. 상기 텅들(136)은 도 4 및 도 7에 가장 명확히 나타낸 바와 같이 하부 쉘(110)과 일체로(integrally) 형성된다. 고무 시일링 스트립들(140)이 각 텅(136)에, 또한 이의 대향 측면들에 부분적으로 끼워진다(embed). 각각의 홈(138)은 하부 쉘(110)과 상부 쉘(120) 사이의 공간으로서 형성된다. 특히, 도 4를 참조하면 홈(138)은 주변 벽들(114) 중 하나에 형성된 은촉홈(rebate: 142) 및 상부 쉘(120)의 돌출부(144)의 조합으로서 형성된다는 것을 알 수 있다. 하나의 베이스 타일 조립체의 텅(136)이 인접한 타일 조립체의 홈(138)으로 삽입될 때, 각각의 인접한 베이스 타일들(100) 사이에 방수 시일이 형성된다.
기판(102), 및 더 구체적으로는 하부 쉘(110)에는, 인접한 베이스 타일들(100)이 함께 커플링될 때, 전기 전도체들(202) 사이에 전기 연결을 허용하도록 마주하는 주변 벽들(114)을 따라 복수의 홀들(146)이 제공된다. 도 8 및 도 9는 홈(138)을 포함한 주변 벽(114)에 형성된 홀들(146)을 도시한다. 상기 전도체들(202)의 단부들은 홀들(146)을 통해 연장된다. 대응하는 홀들은 하부 쉘(110)의 맞은편 상의 주변 벽(114)에 형성되며, 이는 인접한 베이스 타일 상의 홀들(146)과 정렬된다. 따라서, 2 개의 베이스 타일(100)이 함께 커플링될 때, 각각의 타일(100) 내의 전기 연결 시스템(200)도 함께 전기적으로 커플링된다.
연결 시스템(200)
도 10 내지 도 12는 전기 전도체들이 레일들(202)의 형태로 되어 있으며, 여기에 복수의 전기 전도성 포스트들(204)이 연결되는 연결 시스템(200)의 일 형태를 도시한다. 일 실시예에서, 각각의 레일(202)은 일반적으로 정사각형 단면의 금속관 또는 막대 형태로 되어 있다. 포스트들(204)은 서로 평행하게, 또한 레일(202)에 수직으로 연장된다. 각각의 포스트(204)는 짧은 횡방향 링크(transverse link: 205)에 의해 레일(202)에 커플링된다. 일 실시예에서, 포스트들(204)은 레일(202)과 일체형으로 형성될 수 있는 링크들(205)에 용접되거나, 브레이징되거나(brazed), 납땜될 수 있다. 대안적으로, 링크들(205)은 별도로 형성되고, 후속하여 레일(202)에 부착될 수 있다. 또 다른 변형예에서는, 포스트들(204)에 대해, 링크들(205)에 연결하는 분리식 커플링(detachable coupling)이 제공될 수 있다. 또 다른 변형예에서는, 레일(202) 및 포스트들(204)이 일체로 형성될 수 있다.
레일(202)의 대향 단부에 제공된 수(male)형 커넥터(208) 및 암(female)형 커넥터(210)는, 전기 연결 시스템(200)에서 인접한 레일들(202) 사이의 전기 연결을 가능하게 하도록 이용될 수 있는 상보적인 커넥터들의 일 형태를 구성한다. 이 실시예에서, 수형 커넥터(208)는 레일(202)의 일 단부에 형성된 2 개의 스프링 암(spring arm: 212)의 형태로 되어 있는 한편, 암형 커넥터(210)는 레일(202)의 맞은편 단부에서 단일 홀(214)의 형태로 되어 있다. 스프링 암들(212) 및 홀(214)은 상대적으로, 스프링 암들(212)이 홀(214)로 삽입될 때, 이들이 탄성을 어느 정도 제공하여 기계적 편향력을 인가하도록 구성된다. 이는 인접한 레일들(202) 사이에 기계적 및 전기적 커플링을 둘 다 제공하도록 작용한다.
각각의 전도체(레일)(202)의 대향 단부에는 전기 커넥터들의 여러 상이한 타입의 구성이 제공될 수 있다. 예를 들어, 스프링 암들(212)은 바나나 플러그 타입의 커넥터로 대체될 수 있다. 대안적으로, 커넥터(208)에는 홀(214)의 내표면에 접촉하는 1 이상의 스프링 접촉볼(sprung contact ball)이 제공될 수 있다. 실제로, 홀(214)의 내표면에는 대응하는 스프링 볼들을 수용하는 상보적인 형상의 후퇴부들이 제공될 수도 있다. 이는 스냅-타입 피팅(snap-type fitting)을 제공할 것이다.
도 1, 도 4 및 도 10에 도시된 연결 시스템(200)에서, 레일들(202)은 쌍을 이루어 배치된다. 이는 쌍을 이루는 각각의 레일들이 공칭인 양의 레일 및 공칭인 음의 레일로서 작용할 수 있게 한다. 또한, 도 3과 함께 상기 언급된 도면들에 나타낸 바와 같이, 각 쌍의 레일들(202)은 그 각각의 포스트들(204)이 레일들(202)에 평행한 방향으로 교번하여 놓이고, 더 구체적으로는 서로 정렬되도록 배치된다. 예를 들어, 베이스 타일(100)의 표면(104) 위로 연장된 포스트(204)의 자유 단부들(206)을 나타내는 도 3을 참조하면, 맨 아래 열(201)의 제 2 자유 단부(206a) 각각이 동일한 레일(202)에 연결되고, 번갈아 포개진 각 쌍의 포스트(206b)는 레일 쌍의 다른 레일에 커플링된다. 따라서, 베이스 타일(100) 상에 광전지 타일(10)이 장착될 때, 상기 타일(10)의 단자들(28 및 30)은 레일 쌍에서 상이한 레일들(202)의 포스트들(204)과 전기적으로 커플링된다.
도 13[당분간 가상(phantom) 연결들(260)을 무시함]은 광전지 타일들(10)이 4.5 v 전압원 10 m로서 모델링된 연결 시스템(200)의 등가 회로를 나타낸다. 각 쌍에서의 레일들(202)은 연결된 타일들(10)에 대해 병렬 연결을 제공한다. 따라서, 하나의 베이스 타일(100)은 병렬 연결된 타일들(10)의 3 개의 독립적인 "뱅크(bank)"를 제공할 것이다. 하나의 베이스 타일 내의 레일들의 쌍들은 인접한 베이스 타일들(100) 상의 레일들의 대응하는 쌍들에 연결된다. 이는 베이스 타일들(100)을 따라 타일들(10)의 확장된 병렬 연결을 제공한다. 하지만, 소수 변형에서 연결 시스템은 각각의 베이스 타일(100) 내의 3 쌍의 레일들 사이에 직렬 연결을 제공하도록 수정될 수 있으며, 이에 따라 병렬 연결된 타일들(10)의 3 개의 뱅크들의 직렬 연결을 제공한다[이는 동일한 베이스 타일(100) 상에서 서로 병렬로 함께 연결되는 모든 타일들(10)과 등가임]. 이는 도 13에서 가상 연결들(260)로 도시된다.
연결 시스템(200)에서, 또한 도 4, 도 6, 도 8, 및 도 10 내지 도 12에 나타낸 바와 같이, 각각의 포스트(204)의 자유 단부(206)는 베이스 타일(100)의 제 1 표면(104) 위로 연장된다. 자유 단부(206)에는 광전지 타일(10)의 기계적 커플링 및 전기적 연결을 가능하게 하는 피팅(216)이 제공된다. 광전지 타일(10)에는 스루 홀 단자들(28 및 30)이 제공된다. 광전지 타일(10)의 구성은 이후 자세히 설명하기로 한다.
본 명세서에서는, 피팅(216)의 4 개의 상이한 형태가 설명되지만, 당업자라면 아래에서 설명되는 실시예들과 동일한 기능을 수행하는 여하한의 다른 특정 구성의 피팅(216)도 물론 본 발명의 다른 실시예들과 함께 사용될 수 있다는 것을 이해할 것이다.
핀(fin) 또는 바브(barb: 218)의 형태인 복수의 탄성 또는 탄성적으로 지지된 반경방향 연장 돌출부들을 포함하는 피팅(216a)의 일 형태가 도 4, 도 6, 및 도 10 내지 도 12에 도시된다. 여기에서는, 4 개의 핀(218)이 포스트(202)의 자유 단부(206) 주위에 균등하게 배치되는 것으로 도시된다. 각각의 핀은 둥근 상부 숄더(rounded upper shoulder: 220)와 함께 형성되며, 포스트(204)의 바깥쪽으로 편향된 스프링이다. 즉, 핀들(218)은 자유 단부(206)로 하여금, 예를 들어 스루 홀 단자(28)를 통과하게 하도록 스프링 편향에 대향하여 반경방향 안쪽으로 이동될 수 있다. 일단 자유 단부(206)가 단자(28)를 통과하면, 핀들(218)은 스프링의 작용에 의해 반경방향 바깥쪽으로 연장되며, 그 하부면은 단자(28) 상에 지탱되고, 이에 따라 단자와 전기 접촉한다.
또한, 핀들(218)은 베이스 타일(100) 상에 광전지 타일(10)을 유지하는 기계적 커플링을 제공한다. 포스트(204)로부터 광전지 타일(10)을 기계적으로 분리하기 위해서는, 핀들(218)이 스프링에 대향하여 집합적으로 단자의 내부 직경보다 더 작은 직경을 갖는 원에 접할(circumscribe) 만큼 반경방향 안쪽으로 눌러져야 한다.
위에 놓인 광전지 타일(10)에 완충작용을 어느 정도 제공하기 위해, 자유 단부(206)의 최상부에 탄성 캡(222)이 장착된다.
도 14는, 포스트(204)의 자유 단부(206) 주위에 형성된 나사산(224) 및 상기 나사산(224)에 나사고정될 수 있는 나사산 캡(226)의 조합을 포함하는 피팅(216b)의 제 2 형태를 도시한다. 캡(226)은 전기 전도성 재료로 만들어진다. 일 변형예에서, 물의 진입 및 피팅(216b)과 단자(28) 모두의 가능한 부식 위험을 최소화하기 위해, 너트(226)는 스루 홀보다는 블라인드 홀(blind hole)로 형성될 수 있다.
또 다른 변형예 또는 수정예에서, 너트(226)는 캡(228)에 끼워지거나 유지될 수 있다. 일 형태에서, 캡(228)은 투명하거나 반투명한 플라스틱 재료로 형성될 수 있다. 이는 설치자가 포스트(204)와 너트(226)를 정렬시키는데 도움을 준다. 또한, O-링 형태의 방수 시일이 캡(228)의 저부면에 끼워져서, 물의 진입을 방지하는 단자(28)에 대해 시일을 형성하고, 이에 따라 단자(28)와 피팅(216b)의 부식 위험을 최소화할 수 있다. 대안적으로, 전체 캡(228)이 탄성 재료로 형성될 수 있다.
도 15는 또 다른 변형예의 피팅(216c)을 도시한다. 이 실시예에서, 피팅(216c)은 자유 단부(206)의 대향 측면들으로부터 연장되는 반경방향 연장 스프링(230), 및 스프링(230) 위에 이격된 한 쌍의 전기 전도성 핑거(finger: 232)의 조합을 포함한다. 상기 핑거들(232)은 스루 홀 단자(28)를 통과할 수 있도록 반경방향 안쪽으로 휘어질(sprung) 수 있게 탄성적으로 지지된다. 따라서, 피팅(216c)이 제공된 포스트(204)에 광전지 타일(10)을 커플링하기 위해, 핑거들(232)은 광전지 타일(10)이 자유 단부(206) 상에 눌러짐에 따라 안쪽으로 휘어진다. 스프링(230)은 이 공정 시 아래쪽으로 편향된다. 핑거들(232)이 이제 단자(28)에서 멀어지도록 타일(10)이 아래로 눌러진 경우, 이들은 바깥쪽으로 튀도록 해제되어 단자(28)의 내부 직경을 넘어 연장된다. 스프링(230)은 광전지 타일(10)의 아래면에 편향을 적용하여, 핑거들(232)과 단자(28) 사이의 전기 접촉을 유지하도록 돕는다.
도 16, 도 17 및 도 18은 대안적인 형태의 피팅(216d) 및 이에 대응하는 대안적인 형태의 베이스 타일(100a) 및 연결 시스템(200a)을 도시한다. 피팅(216d)은 각 포스트(204a)에 축방향으로 제공된 나사산 구멍(250), 및 광전지 타일(10)의 전기 단자들(28 및 30)을 통과하는 생크(shank)를 갖는 대응하는 나사 또는 볼트(252)를 포함한다. 따라서, 피팅(216d)은 광전지 타일(10)과 전기 연결 시스템(200a) 간의 전기 연결을 제공하는 한편, 베이스 타일(100a)에 상기 타일(10)을 기계적으로 고정한다.
이 형태의 전기 연결 시스템(200a)에서, 전기 전도체들은 레일(202)보다는 와이어(202a)의 형태이다. 와이어들(202a)의 사용은, 원하는 전기 연결 구성을 제공하도록 맞춤화된 방식으로 포스트들(204a)의 전기 연결을 가능하게 한다. 예를 들어, 도 17 및 도 18에 나타낸 바와 같이 더 큰 출력 전압을 제공하도록 (도 18에서 전압원들 10 m로서 모델링된) 모든 광전지 타일들(10)의 직렬 연결이 달성될 수 있다. 와이어들은 솔더링 또는 브레이징에 의해 포스트들에 연결될 수 있다. 이 형태의 전기 연결 시스템이 베이스 타일(100a)과 함께 사용되는 경우, 하부 쉘(110a)의 내표면 상에 이로부터 위쪽으로 연장되는 복수의 보스(boss: 113)들이 형성될 수 있고, 여기에 포스트들이 압축가공(press)되거나 억지 끼워맞춤(interference fit)될 수 있다. 또한, 압축가공 또는 억지 끼워맞춤은 대안적인 연결 메카니즘을 제공할 수 있으며, 이 경우 전기 연결을 제공하도록 보스와 포스트 사이에 와이어가 유효하게 클램핑된다. 필요에 따라, 공동(116)은 캡슐화 수지로 채워질 수 있다.
전도체들이 와이어들의 형태로 되어 있는 실시예에 대한 변형예에서, 와이어 및 포스트는 광전지 타일들(10)에 대한 연결을 가능하게 하는 필요한 위치에 유지된 포스트들과 함께 원하는 회로 구성을 제공하도록 미리 연결될 수 있으며, 그 후 공동(116)에 넣어질 수 있는 전기 연결 타일을 형성하도록 캡슐화된다. 캡슐화의 대안예로서, 베이스 타일은 통합된 타일 및 연결 시스템을 형성하도록 미리 연결된 와이어들(202a) 및 포스트들(204a)에 대해 몰딩될 수 있다.
또 다른 대안예에서, 전기 전도체는 회로 기판 상에 형성된 1 이상의 전도성 트랙의 형태로 되어 있을 수 있으며, 후속하여 포스트들이 회로 기판에 솔더링 또는 브레이징된다. 그 후, 상기 기판은 공동(116)에 넣어질 수 있다. 이를 수행하기 전에, 전체 기판이 예를 들어 수지/에폭시 내에 캡슐화되어, 베이스 타일(100a)에 대한 열적 절연을 제공할 수 있는 전기 연결 타일을 형성할 수 있다. 포스트들(204a)이 피팅들(216d)과 연계하여 사용될 때, 포스트들은 하부 쉘(110)의 내표면과 상부 쉘(120)의 내표면 사이에 연장되는 길이로 구성될 수 있다. 이러한 방식으로, 포스트들은 베이스 타일(100)에 기계적 강도를 또한 제공할 수 있다.
전기 전도체들이 와이어 또는 회로 기판 상의 트랙의 형태로 되어 있는 경우, 인접한 패널들(400)의 연결 시스템 간의 전기 연결을 촉진하도록, 연결된 와이어 또는 트랙에 의해 형성된 회로의 대향 단부들에 수형 및 암형 커넥터들(208 및 210)과 동일하거나 유사한 상보적인 전기 커넥터들이 부착된다.
포스트들(204)이 그 대응하는 레일(202)에 수직으로 연장되는 것으로 설명되고 예시되지만, 반드시 이와 같을 필요는 없다. 예를 들어, 포스트들(204)은 레일들(202)에 대각으로, 또는 이와 동일한 평면으로 연장될 수 있다. 추가적으로, 레일의 포스트들(204)이 서로 동일한 방향으로(즉, 평행하게) 연장되기 위한 요건은 존재하지 않는다. 예를 들어, 필요에 따라 동일한 레일(202)에 부착된 교번하는 포스트들(204)이 상이한 방향들로 연장될 수 있다. 또한, 포스트들(204)은 레일(202)의 양 측면 상에 제공될 수 있다.
광전지 타일들(10)
도 19a 내지 도 19c는 솔라 전기 패널(400)에서 사용될 수 있는 광전지 타일(10)의 일 형태를 도시한다. 상기 타일(10)은 캐리어 타일(12) 및 1 이상의 광전지 셀들(14)을 포함한다. 상기 캐리어 타일(12)은 후퇴부(20)가 형성된 제 1 측면(18)을 갖는다. 광전지 셀들(14)은 단일 유닛으로 형성되며, 이는 후퇴부(20)에 안착되도록 후퇴부(20)에 대해 치수화된다. 커버 플레이트(16)는 광전지 셀(14) 위에 놓이며, 캐리어 타일(12)에 대해 시일링될 수 있다. 이 특정한 실시예에서, 커버 플레이트(16)는 캐리어 타일(12)과 실질적으로 동일한 풋프린트를 가지며, 상기 타일(12) 및 상기 플레이트(16)의 에지들이 동일-경계선에 있도록 나란히 배치(juxtapose)된다.
광전지 타일(10)의 정면 또는 노출된 면(22)에 평평한 표면(24)이 제공된다. 후퇴부(20)의 깊이와 실질적으로 동일하거나 이보다 얇게 광전지 셀(14)의 두께를 형성하고, 커버 플레이트(16)에 평평한 상부면을 제공함으로써, 평평한 표면(24)의 형성이 달성될 수 있다.
솔라 전기 패널들(400)이 집 또는 다른 건물 상의 지붕 덮개로서 사용될 때, 슬레이트 또는 널빤지(shingle) 지붕들이 제공될 수 있는 주변 집들 및 건물들과 조화되게 하기 위해, 광전지 타일(10)은 슬레이트형 외관, 즉 슬레이트형 색상을 갖도록 만들어질 수 있다. 이는 슬레이트형 색상의 캐리어 타일(12)을 형성함으로써 달성될 수 있다. 추가적으로, 광전지 셀(14)은 아래 놓인 캐리어 타일(12)의 슬레이트형 색상이 광전지 셀(14)을 통해 투시되도록 실질적으로 투명하게 형성될 수 있거나; 또는 슬레이트형 색상인 광전지 셀(14)을 형성할 수도 있다. 커버 플레이트(16)는 투명한 재료로 만들어져, 상기 셀(14)에 대한 태양 에너지의 투과율을 극대화한다. 또한, 이는 광전지 셀(14) 및/또는 아래 놓인 캐리어 타일(12)의 슬레이트형 색상이 이를 통해 투시될 수 있게 한다.
커버 플레이트(16)의 에지들은 실란트(sealant), 접착제 또는 초음파 용접을 이용하여 캐리어 타일(12)의 외주 에지에 대해 시일링될 수 있다.
커버 플레이트(16)의 하부 에지를 구성하는 광전지 타일(10)의 하부 에지 또는 스트립(26)은 곡선형 또는 둥근 단면으로 형성된다. 이는 바람이 세게 부는 조건들에서 업리프트(uplift) 또는 업리프트의 효과를 감소시키는데 도움을 줄 수 있다고 믿는다.
광전지 셀(14)에 의해 생성된 전기를 수집하거나 사용하기 위해, 광전지 타일(10)에는 전기 단자들(28 및 30)이 제공된다. 상기 전기 단자들(28 및 30)은 각각의 전도체들 또는 버스 바아들(36 및 38)에 의해 광전지 타일(14)의 전기 접촉부(32 및 34)와 전기적으로 결합된다. 각각의 단자(28 및 30)는 광전지 타일(10) 내에 형성된 각각의 홀들(40 및 42)에 접하는 링 단자의 형태로 되어 있다. 특히, 각각의 홀(40 및 42)은 후퇴부(20)를 포함하지 않는 캐리어 타일(12)의 일부분(44) 내에 형성된다.
버스 바아들(36 및 38)은 여하한의 적합한 수단에 의해, 예컨대 납땜에 의해 이들 각각의 단자들(28 및 30)에 전기적으로 커플링된다. 광전지 타일(10)의 구축 시, 단자들(28 및 30) 및 버스 바아들(36 및 38)이 광전지 셀(14)에 부착될 수 있다. 광전지 셀(14)이 후퇴부(20) 내에 안착될 때 단자들 및 버스 바아들을 안착시키도록 후퇴부들 또는 홈들(20)이 캐리어 타일 내에 형성된다. 그 후, 커버 플레이트(16)가 광전지 셀(14) 위에 배치되며, 캐리어 타일(12)에 대해 시일링된다. 따라서, 단자들(28 및 30) 및 버스 바아들(36 및 38)은 커버 플레이트(16)와 캐리어 타일(12) 사이에 개재되는 방식으로 광전지 타일(10) 내에 끼워진다.
도 20a 내지 도 20c는 10B로 나타낸 광전지 타일의 제 2 실시예를 나타내며, 동일한 참조번호들은 동일한 특징부들을 나타내는데 사용된다. 도 19a 내지 도 19c와의 비교로부터 알 수 있는 바와 같이, 2 개의 실시예들은 매우 유사하며, 따라서 이러한 실시예들의 차이점들만이 설명될 것이다.
본질적으로, 상기 실시예들 간의 주요한 차이는 광전지 타일(10B) 내의 커버 플레이트(16)가 더 작으며, 특히 후퇴부(20) 내에 안착하도록 치수화되어 있다는 점이다. 이 결과로, 후퇴부(20)가 더 깊게 만들어지며, 광전지 셀(14)과 커버 플레이트(16)의 조합된 두께는 후퇴부(20)의 깊이와 거의 동일하다. 이는 광전지 타일(10B)이 광전지 타일(10B)에 대해 앞서 설명된 평평한 상부면(24)을 유지하게 한다. 또한, 커버 플레이트(16)가 후퇴부(20) 내에 안착되기 때문에, 상기 타일(10B)의 하부 에지(26)의 곡선형 또는 사선형(beveled) 프로파일이 이제 캐리어 타일(12)에 제공된다.
단자들(28 및 30) 및 버스 바아들(36 및 38)은 캐리어 타일(12) 내에 끼워지고, 더 구체적으로는 몰딩됨으로써, 광전지 타일(10B) 내에 끼워진다. 예를 들어, 캐리어 타일(12)의 형성 동안에, 단자들(28 및 30), 및 이들에 부착된 버스 바아들(36 및 38)의 길이의 일부가 캐리어 타일(12) 내에 몰딩될 수 있다. 하지만, 각각의 버스 바아의 말단 단부(distal end)는 후퇴부(20) 내로 연장되며, 광전지 셀(14)과의 연결을 가능하게 하도록 자유롭게 되어 있다. 또한, 커버 플레이트(16)는 투명한 플라스틱 재료로 만들어질 수 있다.
광전지 타일들(10 및 10B)의 두 실시예들의 사용 및 작동원리는 동일하다. 이에 따라, 간명함을 위해, 이의 사용 및 작동원리는 이후 타일(10)에 관해서만 설명된다.
도 21은 솔라 전기 패널들(400)의 어레이, 및 복수의 병렬 지붕 서까래(348)들을 포함하는 지붕 구조체(300) 위에 놓이고 이와 커플링된 광전지 타일들(10)의 대응하는 어레이를 나타낸다. 이전에 설명되는 바와 같이, 광전지 타일들(10)은 아래 놓인 대응하는 베이스 타일(100)들에 연결되며, 이들은 아래 놓인 서까래들(348)에 체결된다. 광전지 타일들(10)을 지지하고 유지하는 것을 더 돕기 위해, 필요에 따라 종래의 슬레이트 고리와 유사한 고리들(302)(도 8 참조)이 사용될 수 있다.
광전지 타일들(10)은 연속한 행들(successive row)(52a 내지 52i)로 배치되며, 행 52a가 가장 낮다. 연속한 행들은 아래 놓인 행에 대해 광전지 타일(10) 폭의 절반만큼 서로 엇갈려 배열된다(staggered). 또한, 더 높은 행은 아래 놓인 인접한 행 위에 부분적으로 놓인다. 예를 들어, 행 52b의 광전지 타일들(10)은 행 52a의 광전지 타일들(10) 위에 놓인다. 더 구체적으로, 더 높은 행의 광전지 타일들(10)은 아래 놓인 행의 광전지 타일들(10)의 일부분(44) 위에 놓인다. 광전지 타일들(10)의 이러한 구성은 지붕 구조체(46)에 슬레이트 또는 널빤지 지붕의 기하학적 외관을 갖는 지붕 덮개를 제공한다. 이 외관은 광전지 타일들(10)의 슬레이트형 외관 및 색상에 의해 향상된다.
이들의 가장 단순한 형태로, 광전지 타일들(10)의 마주하는 길이방향 측면(opposite longitudinal side face)들은 평행하며, 인접한 타일(10)의 측면에 대해 맞닿는다(abut). 방수 시일링(waterproof sealing)이 요구되는 경우, 실란트 재료의 비드(bead)가 맞닿은 표면들 사이에 또는 이 위에 놓일 수 있다. 하지만, 도 22 및 도 23에 도시된 바와 같은 대안적인 실시예에서, 각각의 광전지 타일(10)의 마주하는 길이방향 측면들(54 및 56)은 시일링 구조체들 또는 구성요소들로 형성될 수 있으며, 이는 서로 맞물릴(engage) 때, 어느 특정한 행(52)의 인접한 광전지 타일들(10) 사이에 방수 시일을 형성한다. 즉, 하나의 광전지 타일(10)의 측면(56)은 인접한 광전지 타일(10)의 길이방향 측면(54)과 맞물릴 수 있으며 이와 시일을 형성할 수 있다. 이는 여러 가지 상이한 방식들로 달성될 수 있다. 예를 들어, 도 22는 부분(44)을 통한 타일(10)의 단면도를 도시하며, 측면 54에는 길이방향 홈(55)이 형성되고, 측면 56에는 상기 홈에 끼워지며(fit) 이와 함께 시일을 형성하는 길이방향 및 측방향으로 연장된 텅(57)이 형성된다. 도 23에 도시된 대안적인 구성에서, 측면 54에는 광전지 타일(10) 두께의 절반이고 상기 표면(24)과 동일 평면(flush)으로 연장되는 측방향으로 연장된 립(lip)(59)이 형성되는 한편, 측면 56에는 광전지 타일(10) 두께의 절반이지만 캐리어 타일(12)의 저부면과 동일 평면인 상보적 립(complementary lip: 61)이 제공되어, 하나의 광전지 타일(10)의 측면(56)이 인접한 광전지 타일(10)의 측면(54) 위에 놓일 수 있음에 따라, 방수 시일을 형성할 수 있다. 첫 번째로는 텅(57)과 홈(59) 사이, 두 번째로는 위에 놓이는 립들(61, 63) 사이에서 작용하는 1 이상의 고무 시일들(63)을 제공함으로써, 두 구성부들에서 시일링 효과가 향상될 수 있다.
도 19a는 3 x 6 매트릭스로 배열된 18 개의 광전지 셀들(14)을 갖는 광전지 타일(10)을 도시한다. 광전지 타일(10)당 셀들(14)의 특정 개수 및 셀들이 타일(10) 내에 연결되는 방식, 그리고 각각의 베이스 타일(100)과 연결된 타일들(10)의 개수 및 타일들(10)이 전기적으로 연결되는 방식은 다수의 설계 고려사항들에 의존한다. 이들은:
(a) 광전지 타일들(10)에 의해 구동될 부하의 성질, 특히 여하한의 최소 전압 및/또는 전류 요건들;
(b) 제조되는 광전지 셀들(14)의 형상 및 구성, 그리고 셀들이 캐리어 타일(12)에 바둑판 모양으로 배열될 수 있는(tessellate) 방식; 및
(c) 셀(14)의 차광 효과를 포함하나, 이로 제한되지 않는다.
예를 들어, 솔라 패널들(400) 및 이에 따른 광전지 타일들(10)이 충분한 전압을 제공하여 보편적인 인도어 그리드 인버터(indoor grid inverter)를 구동하는데 사용되어야 하는 경우, 180 볼트 정도(order)의 최대 전압을 생성하는 방식으로 셀들(14)이 배치되고 연결되는 것이 적합하다. 예를 들어, 통상적인 규격품(off-the-shelf) 다-결정(multi-crystalline) 광전지 셀은 거의 0.5 볼트의 최대 전압을 생성한다고 고려한다. 생성된 전류는 셀의 크기 또는 면적에 의존한다. 180 볼트를 생성하기 위해서는, 다수의 셀들(14)이 함께 연결될 필요가 있음은 분명하다. 거의 180 볼트의 전압을 생성하는 최적의 방식을 결정하는데 있어서,
(i) 직렬로 연결된 광전지 셀들이 큰 면적을 갖는 것 - 이는 직렬 연결된 셀들 중 하나가 차광 효과로 인해[즉, 주변 건물에 의해 가려진 경우 또는 나뭇잎 및/또는 조류 분비물과 같은 이물질의 불투명한 물체들로 인해] 충분한 조명을 받지 않은 경우, 부정적인 전력 출력의 감소를 겪을 수 있음 - 과,
(ii) 직렬로 연결된 광전지 셀들이 더 작은 면적을 갖는 것 - 이는 차광 효과에 의해 영향을 덜 받지만, 안정성이 우려될 수 있는 더 높은 전압을 생성하고, 요구되는 부하 및/또는 연계된 에너지 관리 시스템에 대해 충분히 높지 않을 수 있는 전류를 생성함 - 사이에서 조화(trade-off)를 고려할 필요가 있다.
150+ 볼트의 MPPT 범위를 갖는 통상적인 인도어 그리드 인버터를 구동시키기에 매우 적합할 것으로 보이는 솔라 전기 패널(400)의 일 특정한 구성은 베이스 타일(100) 상에 3 x 3 매트릭스로 배열된 9 개의 직렬 연결된 광전지 타일들(10)을 포함하며, 각각의 광전지 타일(10)은 3 x 3 직렬 연결된 매트리스로 배열된 9 개의 광전지 셀들(14)을 포함한다. 여기서는, 도 17 및 도 18에 도시된 연결 시스템(200a)은 각각의 광전지 타일들(10) 사이에 직렬 연결을 제공하는데 사용된다. 이러한 구성에서, 각각의 솔라 전기 패널(400)은 약 41 볼트의 출력 전압, 및 약 1.25 암페어의 전류를 생성한다. 5 개의 솔라 전기 패널들(400)을 함께 직렬로 연결함으로써, 약 180 볼트의 출력 전압이 달성된다. 각각의 베이스 타일[및 이에 따른 솔라 전기 패널(400)]이 600 x 600 mm의 치수를 갖는 경우, 약 180 볼트를 생성하는데 요구되는 지붕의 면적은 600 x 3000 mm이며, 5 개의 솔라 전기 패널(400)은 나란히 배치된다.
하지만, 해당(in question) 인버터를 구동시키기에 충분한 전압을 생성하기 위한 구성은 이뿐만이 아니라는 것을 이해하여야 한다. 예를 들어, 각각의 광전지 타일(10)이 2 x 5 매트릭스로 배열된 10 개의 직렬 연결된 광전지 셀들(14)을 가지고, 각각의 솔라 전기 패널(400)이 9 개의 직렬 연결된 타일들(10)을 가지는 것과 같이 다른 구성들도 가능하다. 이러한 경우, 각각의 타일(10)이 약 5 볼트를 생성함에 따라, 각각의 베이스 타일(100)은 약 45 볼트를 생성하며, 이 경우 약 180 볼트를 생성하기 위해서는 4 개의 직렬 연결된 솔라 전기 패널(400)이 요구된다.
또 다른 대안예에서, 각각의 광전지 타일(10)은 이를테면 5 x 5 매트릭스로 배열된 25 개의 광전지 셀들(14)을 가질 수 있다. 이 경우, 각각의 타일(10)은 약 12.7 볼트를 생성할 것임에 따라, 9 개의 직렬 연결된 광전지 타일들(10)을 갖는 각각의 솔라 전기 패널(400)은 약 114 볼트를 생성하며, 이 경우 180 볼트 출력을 얻기 위해서는 2 개의 직렬 연결된 베이스 타일들(100)이 요구된다.
앞서 언급된 구성들에서, 각각의 광전지 타일(10)은 복수의 광전지 셀들(14)을 포함한다. 이는 셀들의 절단 및 이에 따른 낭비(wastage)를 요구한다. 또 다른 변형예에서, 각각의 광전지 타일(10)은 비절단된(uncut) 단일 광전지 셀을 포함할 수 있다. 예를 들어, 도 1, 도 10 및 도 13에 도시된 바와 같은 연결 시스템(200)을 이용하여 각각의 베이스 타일(100) 상의 광전지 타일(10)들 사이의 병렬 연결로, 각각의 베이스 타일은 약 4.6 볼트의 출력 전압 및 약 5.1 암페어의 전류를 생성할 것이다. 따라서, 적어도 180 볼트의 출력 전압을 얻기 위해서는, 40 개의 직렬 연결된 베이스 타일들이 요구된다. 도 17 및 도 18에 도시된 바와 같은 연결 시스템으로, 각각의 베이스 타일은 약 4.5 볼트의 출력 전압 및 약 5.1 암페어의 전류를 생성할 것이다. 따라서, 적어도 180 볼트의 출력 전압을 얻기 위해서는, 40 개의 직렬 연결된 베이스 타일들이 요구된다.
캐리어 타일(12)은 단일 광전지 셀(14)을 안착시키기 위한 단일 후퇴부(20)를 포함하는 것으로 설명되고 도시되었다. 하지만, 별도의 더 작은 광전지 셀들을 각각 안착시키도록 다수의 후퇴부들이 형성될 수 있다. 또한, 단자들(28 및 30)은 캐리어 타일(12) 내의 별도의 스루 홀 단자들로서 도시되어 있다. 하지만, 대안적인 형태에서는, 단자들(28 및 30)이 서로 동심으로(concentrically) 형성될 수 있음에 따라, 동축의 단일 핀 커넥터를 이용하여 전기 연결이 달성될 수 있다. 이와 반대로, 요구된다면, 2 개보다 많은 단자들, 예를 들어 2 개의 양의 단자 및 2 개의 음의 단자들이 타일(10) 상에 제공될 수 있으며, 동일한 우선순위(priority)의 단자들이 광전지 셀(14)에 병렬로 연결된다. 이는 하나의 커넥터가 불량인 경우에 여분(degree of redundancy)을 제공하며, 또한 베이스 타일(100)에 대해 광전지 타일(10)의 더 큰 기계적 커플링을 제공한다.
바이패스 (42)
1 이상의 바이패스된 셀들(12)의 그룹이 효과적으로(in effect) 개방 회로이거나 개방 회로가 될 정도로 차단되는 경우에, 바이패스(42)는 광전지 타일(10) 및 이에 따른 패널(400)의 출력 전압의 강하를 감소시킨다. 바이패스가 없으면, 개방 회로 셀(12)은 0의 전압 출력을 제공하는 전체 회로 출력을 유도할 것이다(이때, 셀은 직렬 연결된다). 이는 이후에 더 자세히 설명하기로 한다.
도 24는 직렬로 함께 연결된 복수의 광전지 셀들(12a 내지 12i)[이하, 일반적으로 '광전지 셀들(12)' 또는 '셀들(12)'이라 함]을 포함한 광전지 타일(10)을 도시한다. 직렬 연결된 광전지 셀들(12)의 처음과 마지막이, 각각의 버스 바아(36 및 38)에 의해 전기 단자(40 및 42)에 전기적으로 커플링된다. 직렬 연결된 셀들(12)은 광전지 셀 회로(500)를 형성한다.
도 25는 입사하는 광원으로부터 차단된 광전지 셀들(12)의 개수의 함수로서, 광전지 셀 회로(500)의 개방 회로 전압을 보여주는 그래프(502)를 나타낸다. 개방 회로 전압은, 광전지 셀들(12)이 점점 더 차단됨에 따라 실질적으로 선형 감소한다는 것을 알 수 있다.
도 26은 광전지 셀 회로(500)에 대한 테스트 회로(530)를 나타낸다. 테스트 회로(530)는 직렬 연결된 부하(532), 및 상기 부하(532)와 이에 따른 테스트 회로(530)를 통해 흐르는 전류를 측정하는 제 1 멀티미터(multimeter: 534)를 포함한다. 부하(532)에 걸리는 전압을 측정하기 위해, 부하(532)와 병렬로 제 2 멀티미터(536)가 연결된다.
테스트 회로(530)는 입사하는 광으로부터 광전지 셀들(12)을 차단하는 효과를 테스트하도록 실행된 실험에서 사용되었다. 부하(532)를 통해 흐르는 전류 및 여기에 걸리는 전압 강하는 제 1 및 제 2 멀터미터들(534 및 536)에 의해 각각 측정되었다. 이 측정치들로부터, 부하(532)에 의해 얻어진 전력이 계산되었다. 이 예시 및 다음의 예시들에서, 부하 저항은 33.3 Ω이였다.
제 1 테스트에서, 광전지 셀들(12)은 입사하는 광으로부터 차단되지 않았다. 부하(532)의 전류, 전압 및 전력은 다음과 같이 밝혀졌다:
Figure pct00001
제 2 테스트에서는, 광전지 셀(12a)이 입사하는 광으로부터 차단되었다. 이 조건들 하에서, 부하(532)의 전류, 전압 및 전력은 다음과 같이 밝혀졌다:
Figure pct00002
제 2 테스트에서, 하나의 광전지 셀(12)을 차단한 것이 총 전력 출력을, 광전지 셀들(12)이 차단되지 않았던 때의 전력 출력의 0.76 %까지 떨어지게 하였다는 것을 알 수 있다.
도 27은 동일한 테스트 회로(530)에 연결되지만, [셀들(12)의 그룹을 구성하는] 광전지 셀(12a)에 걸쳐 분로된 다이오드(42) 형태의 바이패스 디바이스를 갖는 광전지 셀 회로(500)를 나타낸다. 상기 다이오드(42)는 광전지 셀(12a)에 대해 역방향 바이어스된다. 광전지 셀(12a)이 입사하는 광으로부터 차단되는 경우, 광전지 셀(12a)은 실질적인 개방 회로로서 작용하지만, 다이오드(42)는 도 28에 나타낸 바와 같이 회로를 통해 전류가 흐르도록 대체 경로(즉, 바이패스)를 제공한다. 이는, 광전지 셀(12a)이 입사하는 광으로부터 차단되고 다이오드 또는 다른 스위칭 디바이스가 존재하지 않았던 도 26을 참조하여 설명된 상황보다 더 적은 전력 손실을 유도한다.
바이패스의 다양한 형태들의 효율성(effectiveness)은 테스트 회로(530)를 이용하여 예시되며, 아래에서 설명된다. 처음에, 광전지 셀 회로(500) 내의 광전지 셀들(12)은 입사하는 광으로부터 차단되지 않았다. 전류 및 전압 측정들은 각각 제 1 및 제 2 멀티미터들(534 및 536)에 의해 부하(532)에 대하여 수행되었다. 부하(532)의 전류, 전압 및 전력은 다음과 같이 밝혀졌다:
Figure pct00003
도 28은, 광전지 셀(12a)이 입사하는 광으로부터 차단된 광전지 셀 회로(500)를 나타낸다. 이는, 효과적으로 광전지 셀(12a)을 개방 회로(13)가 되게 하였다. 이 상황에서, 다이오드(42)는 남은 8 개의 광전지 셀(12)에 대해 순방향 바이어스되고, 따라서 다이오드(42)를 통해 전류가 흐를 수 있다. 부하(532)의 전류, 전압 및 전력은 다음과 같이 밝혀졌다:
Figure pct00004
이는, 광전지 셀들(12)이 입사하는 광으로부터 차단되지 않고 다이오드가 존재하지 않았던 구성에 비해, 41.4 %의 전력 출력을 나타낸다.
다양한 광전지 셀들(12)이 입사하는 광으로부터 차단되는 경우와, 다이오드(42)가 다양한 광전지 셀들(12)과 병렬로 연결되는 경우에 대한 추가 실험들이 실행되었다. 이 실험들 중 몇몇의 결과들을 보여주는 결과 테이블이 아래에 나타나 있다.
Figure pct00005
Figure pct00006
도 29는 다이오드(42)가 모든 셀들(12)[즉, 9 개의 셀들(12)의 그룹]에 걸쳐 분로된 광전지 셀 회로(500)를 나타낸다. 도 1 및 도 24를 참조하면, 이 회로는 광전지 타일(10)의 단자들(28 및 30)에 걸쳐 다이오드(42)를 배치함으로써 실현된다. 상기 다이오드(42)는 모든 셀들(12)에 대해 역방향 바이어스된다. 상기 셀들(12) 중 1 이상이 입사하는 광으로부터 차단될 경우, 다이오드(42)는 전류가 흐를 수 있는 대체 경로를 제공할 수 있다. 이는 복수의 광전지 셀 회로들(500) 및 구체적으로는 복수의 광전지 타일들(10)이 아래 설명되는 바와 같이 직렬로 연결되는 경우에 특히 유리할 수 있다.
광전지 셀 회로(500)는 도 30에 나타낸 바와 같이 추가 광전지 셀 회로들(500)과 직렬로 연결될 수 있다. 이는 각각의 광전지 타일(10)이 그 각각의 단자들(28 및 30)에 걸쳐 다이오드(42)를 갖는 경우의 광전지 타일들(10)의 직렬 연결과 등가이다. 광전지 셀 회로들(500) 중 어느 하나로부터의 셀(12)이 입사하는 광으로부터 차단되는 경우, 각 광전지 셀 회로(500)의 각 다이오드(42)는 전류가 흐를 수 있는 대체 경로를 제공할 수 있다. 이러한 방식으로, 입사하는 광으로부터의 1 이상의 셀들(12)의 차단이 다이오드 또는 다른 스위칭 디바이스가 각각의 광전지 셀 회로(500)에 걸쳐 연결되지 않았던 경우만큼 큰 전력 손실을 유도하지 않는다.
대안적인 실시예에서, 다이오드(42)는 1 이상의 솔라 패널들(400) 상에서 복수의 광전지 셀들(12), 예를 들어 광전지 타일들(10)의 어레이에 걸쳐 적용될 수 있다. 이는, 구성요소인 광전지 셀(12)이 입사하는 태양 광으로부터 차단될 때 전압 강하를 극복하도록 더 높은 전압이 얻어질 수 있는 장점을 제공할 수 있다.
각각의 광전지 셀 회로(500)에서의 다이오드(42)의 병렬 연결은 입사하는 광으로부터 차단되는 각각의 광전지 셀 회로(500)의 셀들(12) 중 1 이상의 부정적인 영향을 국한한다. 광전지 셀 회로들(500)의 직렬 연결이 충분히 높은 전압, 예를 들어 100 V 이상의 범위에서 생성되는 경우, 다이오드(42)에 걸리는 전압 강하는 무시될 수 있을 것이다. 이는 직렬 연결된 복수의 광전지 셀 회로들(500)[즉, 광전지 타일들(10)]로 하여금, 예를 들어 인버터가 구동되기에 충분히 높은 전압을 생성하는 한편, 1 이상의 셀들(12)에 입사하는 광의 차단이 달성가능한 전압을, 다이오드 또는 다른 스위칭 디바이스가 사용되지 않는 경우만큼 많이 감소시키지 않을 수단을 제공하는데 사용되게 한다.
1 이상의 바이패스 디바이스들(42)은 입사하는 광으로부터 차단되는 1 이상의 광전지 셀들(12)의 부정적인 영향을 감소시키도록 여하한 조합의 광전지 셀들(12)과 병렬로 연결될 수 있다.
솔라 패널(400)의 일 형태에서, 바이패스 디바이스(들)(42)는 예를 들어 입사하는 태양 광에 의한 가열로부터 열적으로 절연된다. 이 방식으로, 온도에 의존하는 바이패스 디바이스(42)의 누설 전류가 어느 정도 감소될 수 있다. 광전지 타일들(10)이 지붕 상에 장착되거나 지붕 태양 에너지 시스템의 일부분을 형성할 때, 다이오드들(42)은 다이오드(42)와 입사하는 태양 광 사이에 배치된 층 또는 층들에 의해 입사하는 태양 광으로 인한 가열로부터 절연될 수 있다. 상기 층들은 복수의 절연 재료들, 예를 들어 광전지 타일(10)의 구성요소들 사이의 공기 갭들 또는 여하한의 다른 절연 수단들, 또는 이들 중 어느 하나일 수 있다. 다이오드들(42)의 누설 전류를 감소시키기 위해 여하한 형태의 효과적인 열적 절연이 사용될 수 있는 것으로 생각된다. 다이오드들(42)을 냉각하기 위해, 냉각 시스템들, 핀 금속 방열기(finned metallic radiator)와 같은 다이오드(42)로부터 열 방사선을 방출하도록 배치된 디바이스들, 및 팬(fan)들과 같이 다른 디바이스들이 사용될 수 있다.
광전지 셀 회로(500)는 단일 분로된 바이패스 디바이스와 직렬 연결된 회로로서 설명되지만, 바이패스 디바이스(42)는 병렬로 연결된 광전지 셀 회로들, 또는 스위칭 디바이스가 여하한 개수의 광전지 셀들에 걸쳐 배치되는 직렬 및 병렬 회로들의 조합에 적용될 수도 있다. 또한, 예시된 실시예들은 0.7 V와 동일하거나 이보다 낮은 순방향 전압 강하를 갖는 다이오드형 스위칭 디바이스를 통합하지만, 전압 강하가 없거나 유사한 낮은 순방향 전압 강하를 갖는 안티-퓨즈 또는 트랜지스터 스위칭 디바이스와 같은 대안적인 스위칭 디바이스가 사용될 수 있다.

Claims (34)

  1. 솔라 전기 패널(solar electric panel)에 있어서,
    베이스 타일;
    복수의 광전지 타일(photovoltaic tile)들 - 각각의 광전지 타일은 함께 전기적으로 연결된 1 이상의 광전지 셀들을 포함하여, 광전지 셀 회로를 형성함 - ;
    상기 베이스 타일 상에 지지된 연결 시스템 - 상기 연결 시스템은 2 이상의 광전지 타일들의 그룹들로 상기 광전지 타일들을 함께 전기적으로 연결시키고, 상기 베이스 타일에 상기 광전지 타일들을 기계적으로 커플링시키며, 상기 연결 시스템은 상기 베이스 타일과 인접한 베이스 타일의 전기적 커플링을 촉진하도록 구성됨 - ; 및
    상기 광전지 셀 회로에서 1 이상의 광전지 셀들의 세트에 걸쳐 분로된(shunted) 적어도 하나의 바이패스 디바이스(bypass device)를 포함하고, 상기 바이패스 디바이스는 상기 광전지 셀들의 세트에 걸린 출력 전압이 사전설정된 임계 전압보다 낮을 때에 상기 광전지 셀들의 세트에 걸쳐 상기 광전지 셀 회로에 전류 경로를 제공하는 솔라 전기 패널.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 연결 시스템은:
    복수의 전도성 포스트(post)들 - 각각의 포스트는 상기 광전지 타일들이 커플링되는 자유 단부(free end)를 가짐 - ; 및
    상기 포스트들을 함께 전기적으로 연결하는 복수의 전기 전도체들을 포함하는 솔라 전기 패널.
  3. 제 2 항에 있어서,
    전기 연결 시스템은 제 1 전기 커넥터 및 상보적 제 2 전기 커넥터를 포함하고, 상기 제 1 전기 커넥터는 상기 포스트들의 첫 번째에 연결된 상기 전기 전도체의 일 단부에 커플링되고, 상기 제 2 전기 커넥터는 상기 포스트들의 마지막에 연결된 상기 전기 전도체의 일 단부에 커플링되며, 하나의 전기 연결 시스템의 제 1 전기 커넥터는 제 2 전기 연결 시스템의 제 2 전기 커넥터와 전기적으로 연결될 수 있어, 상기 제 1 및 제 2 전기 연결 시스템들 간에 전기 연속성(electrical continuity)을 제공하는 솔라 전기 패널.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 제 1 및 제 2 전기 커넥터들의 하나 또는 둘 모두에 탄성도(degree of resilience)가 제공되어, 함께 커플링될 때, 상기 제 1 및 제 2 전기 커넥터들 사이에 기계적인 힘을 인가하고, 상기 기계적인 힘은 상기 제 1 및 제 2 전기 커넥터들 간의 커플링을 유지하도록 작용하는 솔라 전기 패널.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 제 1 및 제 2 전기 커넥터들은, 서로 맞물릴(engaged) 때, 변동하는 길이(variable length)의 상호 접촉면을 형성하도록 구성되는 솔라 전기 패널.
  6. 제 2 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
    각각의 포스트의 자유 단부에는 상기 광전지 타일에 기계적 및 전기적 연결을 가능하게 하는 피팅(fitting)이 제공되는 솔라 전기 패널.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 피팅은 상기 포스트의 자유 단부에 대해 형성된, 복수의 탄성적인, 또는 탄성적으로 지지된, 반경방향으로 연장된 돌출부들을 포함하는 솔라 전기 패널.
  8. 제 6 항에 있어서,
    상기 피팅은, (a) 상기 포스트의 자유 단부 상에 형성된 나사산(screw thread), 및 상기 나사산 상에 나사고정되기에 적합한 너트(nut)의 조합, 또는 (b) 상기 포스트의 자유 단부 내에 형성된 나사산, 및 상기 나사산 상에 나사고정되기에 적합한 나사 또는 볼트의 조합을 포함하는 솔라 전기 패널.
  9. 제 2 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 전기 전도체들 및 포스트들은 전기 연결 타일을 형성하도록 캡슐화(encapsulate)되고, 각각의 포스트의 자유 단부는 상기 광전지 타일들과의 연결을 촉진하도록 접근가능한 솔라 전기 패널.
  10. 제 2 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서,
    각각의 전기 전도체는 복수의 포스트들이 연결되는 전도성 레일(conducting rail)을 포함하는 솔라 전기 패널.
  11. 제 2 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서,
    각각의 전기 전도체는 회로 기판 상에 1 이상의 와이어들, 또는 1 이상의 전도성 트랙(conducting track)들을 포함하는 솔라 전기 패널.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 와이어들 또는 트랙들은 선택가능한 연결 구성들을 제공하도록 상기 포스트들에 맞춤 연결(custom connection)을 가능하게 하도록 구성되는 솔라 전기 패널.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 와이어들 또는 트랙들은 1 이상의 제 1 전기 디바이스들 또는 장치들 사이에 직렬 연결을 제공하도록 구성되는 솔라 전기 패널.
  14. 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 베이스 타일은 몰딩가능한 재료(moldable material)로 만들어지고, 상기 연결 시스템은 기판 내에 몰딩되는 솔라 전기 패널.
  15. 제 2 항 내지 제 13 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 베이스 타일은 상기 연결 시스템이 배치되는 공동(cavity)을 정의하는 하부 쉘(bottom shell)을 포함하는 솔라 전기 패널.
  16. 제 15 항에 있어서,
    상기 베이스 타일은 상기 공동 위에 놓인 상부 쉘을 포함하고, 상기 포스트들과 정렬되는 복수의 홀들이 제공되며, 상기 포스트들은 대응하는 홀들 쪽으로 연장되는 솔라 전기 패널.
  17. 제 1 항 내지 제 16 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 베이스 타일은 제 1 표면 상에 복수의 마커(marker)들을 포함하고, 각각의 마커는 상기 베이스 타일을 포함하는 평면에 수직인 평면에서 마커를 통과하는 기계적 체결구(fastener)가 상기 연결 시스템으로부터 이격된 위치에 위치되는 솔라 전기 패널.
  18. 제 1 항 내지 제 17 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 베이스 타일은 맞대어진 인접한 베이스 타일(adjacent abutting base tile)들 사이에 방수 시일(waterproof seal)을 제공하는 시일링 시스템을 포함하는 솔라 전기 패널.
  19. 제 1 항 내지 제 18 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 광전지 타일은:
    제 1 측면을 갖는 캐리어 타일(carrier tile); 및
    상기 캐리어 타일에 대해 시일링된 커버 플레이트(cover plate)를 포함하고, 상기 커버 플레이트는 제 1 측면을 가지며, 각각의 제 1 측면들이 서로 마주한 채로 커버 플레이트가 상기 캐리어 타일 위에 놓이는 경우, 상기 캐리어 타일 및 상기 커버 플레이트는 이 사이에 후퇴부를 형성하도록 상대적으로 구성되며, 상기 1 이상의 광전지 셀들은 상기 후퇴부 내에 안착(seat)되는 솔라 전기 패널.
  20. 제 19 항에 있어서,
    상기 광전지 타일은, 상기 커버 플레이트가 제공된 측면에서 볼 때, 슬레이트형 외관(slate-like appearance)을 갖는 솔라 전기 패널.
  21. 제 19 항에 있어서,
    상기 캐리어 타일은 슬레이트형 색상(colour)으로 되어 있는 솔라 전기 패널.
  22. 제 21 항에 있어서,
    상기 광전지 셀들은 슬레이트형 색상으로 되어 있는 솔라 전기 패널.
  23. 제 19 항 내지 제 22 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 후퇴부는 상기 캐리어 타일의 제 1 표면 내에 형성되는 솔라 전기 패널.
  24. 제 19 항 내지 제 23 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 커버 플레이트는 상기 캐리어 타일들과 실질적으로 동일한 풋프린트(footprint)를 가져, 상기 커버 플레이트 및 상기 캐리어 타일의 각각의 에지들이 실질적으로 동일-경계선에 있는(co-terminous) 솔라 전기 패널.
  25. 제 23 항에 있어서,
    상기 커버 플레이트는 상기 후퇴부 내에 안착되는 솔라 전기 패널.
  26. 제 1 항 내지 제 25 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 광전지 타일은, 상기 광전지 타일이 상기 연결 시스템에 의해 전기적으로 그리고 기계적으로 커플링되는 1 이상의 스루 홀 전기 단자(through hole electrical terminal)를 포함하는 솔라 전기 패널.
  27. 제 26 항에 있어서,
    각각의 전기 단자와 상기 1 이상의 광전지 셀들 사이에 전기 연결을 제공하는 전기 셀 전도체들을 더 포함하는 솔라 전기 패널.
  28. 제 27 항에 있어서,
    상기 전기 셀 전도체는 상기 단자들로부터 연장되는 길이의 적어도 일부분에 대해 상기 캐리어 타일 내로 몰딩되는 솔라 전기 패널.
  29. 제 1 항 내지 제 28 항 중 어느 한 항에 있어서,
    각각의 바이패스 디바이스는 스위칭 디바이스를 포함하는 솔라 전기 패널.
  30. 제 29 항에 있어서,
    상기 바이패스 디바이스들 중 적어도 하나는 다이오드인 솔라 전기 패널.
  31. 제 30 항에 있어서,
    적어도 하나의 다이오드는 0.7 V보다 낮거나 이와 동일한 순방향 전압 강하(forward voltage drop)를 갖는 솔라 전기 패널.
  32. 제 29 항에 있어서,
    적어도 하나의 스위칭 디바이스는 안티-퓨즈(anti-fuse) 또는 트랜지스터 스위칭 디바이스인 솔라 전기 패널.
  33. 제 30 항 또는 제 31 항에 있어서,
    상기 다이오드가 분로되는 상기 1 이상의 광전지 셀들에 의해 각각의 다이오드가 역방향 바이어스(reverse bias)되는 방식으로, 적어도 1 이상의 다이오드는 상기 1 이상의 광전지 셀들에 걸쳐 분로되는 솔라 전기 패널.
  34. 제 1 항 내지 제 33 항 중 어느 한 항에 있어서,
    적어도 하나의 바이패스 디바이스는 상기 바이패스 디바이스로부터의 누설 전류를 감소시키도록 열적으로 절연(thermally insulate)되는 솔라 전기 패널.
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