KR20120030826A - 태양 전지 모듈 - Google Patents

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KR20120030826A
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Abstract

본 발명은 빗물 및 노폐물이 빠져나가는 개구부가 형성된 태양 전지 모듈에 관한 것이다. 본 발명의 실시예에 따른 태양 전지 모듈은, 태양광이 입사된 수광면과 상기 수광면의 반대측인 이면이 형성된 직사각형 형태의 태양 전지 패널과, 상기 태양 전지 패널의 둘레를 둘러싸며 상기 태양 전지 패널의 상기 수광면 및 상기 이면 중 적어도 하나의 가장자리를 덮는 프레임을 포함하고, 상기 프레임은 측부 및 하부 중 적어도 하나에 개구부가 형성된다.

Description

태양 전지 모듈 {Photovoltaic module}
본 발명은 태양 전지 모듈에 관한 것으로, 보다 상세하게는 빗물 및 노폐물이 빠져나가는 개구부가 형성된 태양 전지 모듈에 관한 것이다.
최근 석유나 석탄과 같은 기존 에너지 자원의 고갈이 예상되면서 이들을 대체할 대체 에너지에 대한 관심이 높아지고 있다. 그 중에서도 태양 전지는 반도체 소자를 이용하여 태양광 에너지를 직접 전기 에너지로 변화시키는 차세대 전지로서 각광받고 있다.
태양 전지란 광기전력 효과(Photovoltaic Effect)를 이용하여 빛 에너지를 전기 에너지로 변환시키는 장치로서, 결정형 실리콘 태양 전지, 박막 태양 전지, 염료감응 태양 전지 및 유기 태양 전지 등으로 구분될 수 있다.
이러한 태양 전지를 실외에 설치할 수 있도록 모듈화한 태양 전지 모듈은 실외에 설치되므로 빗물 이나 노폐물이 쌓여 더러워지는 문제점이 있었다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 빗물 이나 노폐물이 효율적으로 배출될 수 있는 태양 전지 모듈을 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 과제는 빗물 이나 노폐물이 배출되는 배수구가 간단한 공정으로 형성될 수 있는 태양 전지 모듈을 하는 것이다.
본 발명의 과제들은 이상에서 언급한 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기 과제를 달성하기 위하여, 본 발명의 실시예에 따른 태양 전지 모듈은, 태양광이 입사된 수광면과 상기 수광면의 반대측인 이면이 형성된 직사각형 형태의 태양 전지 패널과, 상기 태양 전지 패널의 둘레를 둘러싸며 상기 태양 전지 패널의 상기 수광면 및 상기 이면 중 적어도 하나의 가장자리를 덮는 프레임을 포함하고, 상기 프레임은 측부 및 하부 중 적어도 하나에 개구부가 형성된다.
기타 실시예들의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.
본 발명의 태양 전지 모듈에 따르면 다음과 같은 효과가 하나 혹은 그 이상 있다.
첫째,　빗물 이나 노폐물이 효율적으로 배출되는 장점이 있다.
둘째,　간단한 공정으로 빗물 이나 노폐물이 빠져나가는 개구부가 형성되는 장점도 있다.
셋째,　프레임의 강성 감소를 최소화하며 빗물 이나 노폐물이 빠져나가는 개구부가 형성되는 장점도 있다.
본 발명의 효과들은 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 청구범위의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 태양 전지 모듈을 나타내는 사시도이다.
도 2는 도 1의 A-A'선을 따라 취한 단면도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 태양 전지 모듈에 대한 부분 확대도이다.
도 4는 도 3의 B-B'선을 따라 취한 단면도이다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 태양 전지 모듈을 나타내는 사시도이다.
도 6은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 태양 전지 모듈에 대한 일부 투명 사시도이다.
도 7은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 태양 전지 모듈을 나타내는 사시도이다.
도 8은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 태양 전지 모듈을 나타내는 사시도이다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.
이하, 본 발명의 실시예들에 의하여 태양 전지 모듈을 설명하기 위한 도면들을 참고하여 본 발명에 대해 설명하도록 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 태양 전지 모듈을 나타내는 사시도이고, 도 2는 도 1의 A-A'선을 따라 취한 단면도이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 태양 전지 모듈은, 직사각형 형태의 태양 전지 패널(110)과, 태양 전지 패널(110)의 둘레를 둘러싸는 프레임(150)을 포함한다.
태양 전지 패널(110)은 태양광이 입사되어 입사된 태양광으로부터 광기전력을 발생한다. 태양 전지 패널(110)은 실질적으로 직사각형 형태이며, 실시예에 따라 다각형으로 형성될 수 있다.
태양 전지 패널(110)은 태양광이 입사하는 수광면과 수광면의 반대측인 이면으로 형성된다. 태양 전지 패널(110)은 수광면이 태양광에 수직하도록 태양을 향하여 경사지게 세워서 설치되며, 실시예에 따라 태양의 위치에 따라 태양 전지 패널(110)의 수광면이 태양을 향하도록 자세가 조정될 수 있다.
도 2를 참조하면, 태양 전지 패널(110)은, 태양광이 입사되는 직사각형 형상의 전면 기판(111)과, 전면 기판(111)에 적층되며 전면 기판(111)으로 입사되는 태양광으로부터 광기전력을 발생하는 태양 전지(119)와, 태양 전지(119)에 적층되며 전면 기판(111)에 대응한 직사각형 형상의 후면 기판(112)을 포함할 수 있다.
태양 전지(119)는 태양 에너지를 전기 에너지로 변화하는 반도체 소자로써, 결정형 실리콘 태양 전지이다. 태양 전지(119)는 전면 기판(111)과 후면 기판(112) 사이에 복수로 배열된다.
전면 기판(111)은 태양광을 효율적으로 입사시키고 태양 전지(119)를 보호하는 층이다. 전면 기판(111)은 태양광의 입사율이 높으며 태양 전지(119)를 보호할 수 있는 저철분(Low-Iron) 강화 유리로 형성되는 것이 바람직하다. 전면 기판(111)은 광투과도가 높고, 표면 광반사 손실을 낮추기 위한 처리가 될 수 있다. 전면 기판(111)의 일면은 태양 전지 패널(110)의 수광면에 해당한다.
후면 기판(112)은 전면 기판(111)의 반대면에서 태양 전지(119)를 보호하는 층으로서, 수증기의 차단성, 절연성이 요구된다. 후면 기판(112)은 전면 기판(111) 측으로부터 입사된 태양광을 반사하여 재이용될 수 있도록 반사율이 우수한 재질인 것이 바람직하다. 후면 기판(112)은 태양광이 입사될 수 있는 투명 재질로 형성될 수 있다. 후면 기판(112)의 일면은 태양 전지 패널(110)의 이면에 해당한다.
밀봉 필름(113, 114)은 전면 기판(111)과 후면 기판(112) 사이에 태양 전지(119)를 배치하고 밀봉하기 위한 접착 및 충전을 목적으로 한 층이다. 밀봉 필름(113, 114)은 태양 전지(119)에 악영향을 주는 수분이나 산소를 차단한다. 밀봉 필름(113, 114)은 가수분해 또는 자외선에 의한 열화 방지가 우수하고, 태양광의 입사율이 높은 재질인 것이 바람직하다. 밀봉 필름(113, 114)은 내가수분해성, 투명성, 내후성, 온도저항성, 경량화가 우수하고 열 치수 변화율이 최소화되는 것이 바람직하다.
밀봉 필름(113, 114)은 에틸렌초산비닐 공중합체 수지(EVA), 폴리비닐부티랄, 에틸렌초산비닐 부분 산화물, 규소 수지, 에스테르계 수지, 올레핀계 수지 등이 사용될 수 있으며, 본 실시예에서는 EVA 필름이 사용된다.
밀봉 필름(113, 114)은 태양 전지(119)의 양면을 밀봉하도록 복수로 구비된다. 제 1 밀봉 필름(113)은 태양 전지(119)와 전면 기판(111) 사이에 적층되고, 제 2 밀봉 필름(114)은 태양 전지(119)와 후면 기판(112) 사이에 적층된다.
상술한 내용에서 태양 전지 패널(110)은 태양 전지(119)가 결정형 실리콘인 경우로 한정하여 설명하였으나, 실시예에 따라, 비정질 실리콘(a-Si), 미세결정 실리콘(c-Si), 화합물 반도체(compound semiconductor), 적층형(tandem), 구리인듐갈륨셀레늄(CIGS), 카드뮴 텔룰라이드(CdTe), 염료감응(dye-sensitized), 유기(organic) 태양전지 등 다양한 형태로 구현될 수 있다.
프레임(150)은 실질적으로 직사각형 형태인 태양 전지 패널(110)의 둘레를 둘러싼다. 본 실시예에서 프레임(150)은 전면 기판(111) 및 후면 기판(112)의 둘레를 둘러싼다. 프레임(150)은 지면 또는 설치면으로부터 태양 전지 모듈을 지지하는 지지대(미도시)와 결합되어 태양 전지 패널(110)을 지지한다.
프레임(150)은 태양 전지 패널(110)의 수광면 및 이면 중 적어도 하나의 가장자리를 덮는다. 즉, 프레임(150)은 전면 기판(111)의 일면 및 후면 기판(112)의 일면 중 적어도 하나의 가장자리를 덮는다.
프레임(150)은 태양 전지 패널(110)의 수광면 또는 이면의 가장자리를 덮을 수 있으며, 바람직하게는 수광면 및 이면의 가장자리를 덮는다. 즉, 도 2에 도시된 바와 같이 프레임(150)은 태양 전지 패널(110)이 삽입되어 태양 전지 패널(110)에 체결된다.
프레임(150)은 측부 또는 및 하부 중 적어도 하나에 개구부(150a)가 형성된다. 개구부(150a)는 태양 전지 패널(110)의 수광면 또는 이면에 떨어져 쌓이는 빗물 이나 노폐물이 배출되는 통로이다.
프레임(150)은 실질적으로 직사각형인 태양 전지 패널에 대응되도록 실질적으로 직사각형 형태로 형성되며, 프레임(150)에서 지면에 가까운 변(밑변)인 하부 또는 프레임(150)의 양 측변인 측부에 개구부(150a)가 형성된다. 개구부(150a)는 프레임(150)이 태양 전지 패널(110)의 수광면 및 이면 중 적어도 하나의 가장자리를 덮는 부분에 형성되는 것이 바람직하다.
개구부(150a)에 대한 자세한 설명은 이하에서 후술한다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 태양 전지 모듈에 대한 부분 확대도이고, 도 4는 도 3의 B-B'선을 따라 취한 단면도이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 태양 전지 모듈에서, 개구부(150a)는 프레임(150)의 하부의 양 측단에 2개 형성된다. 개구부(150a)는 프레임(150)이 태양 전지 패널(110)의 수광면의 가장자리를 덮는 부분에 형성된다. 즉, 개구부(150a)는 프레임(150)이 전면 기판(111)의 일면의 가장자리를 덮는 부분에 형성된다. 실시예에 따라 개구부(150a)는 프레임(150)이 태양 전지 패널(110)의 이면의 가장자리를 덮는 부분, 즉 개구부(150a)는 프레임(150)이 후면 기판(112)의 일면의 가장자리를 덮는 부분에 형성될 수 있다.
개구부(150a)는 프레임(150)이 태양 전지 패널(110)의 수광면의 가장자리를 덮는 부분 중 일부를 덮지 않아 형성되는 것이 바람직하다. 도 4에 도시된 바와 같이, 개구부(150a)는 프레임(150)이 태양 전지 패널(110)의 수광면의 가장자리를 덮는 부분의 일부가 태양 전지 패널(100)의 수광면과 평행하도록 형성된다. 개구부(150a)는 프레임(150) 중 일부를 트리밍(trimming)하여 간단한 공정으로 형성될 수 있다.
개구부(150a)의 폭은 태양 전지 모듈의 종류 또는 크기에 따라 상이할 수 있으나, 0.5cm ~ 3cm 인 것이 바람직하다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 태양 전지 모듈을 나타내는 사시도이다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 태양 전지 모듈에서, 개구부(250a)는 프레임(250)의 하부에 일정 간격으로 복수로 형성된다. 이 때, 개구부(250a)는 프레임(250)이 태양 전지 패널(110)의 수광면의 가장자리를 덮는 부분에 형성되는 것이 바람직하며, 실시예에 따라 개구부(150a)는 프레임(150)이 태양 전지 패널(110)의 이면의 가장자리를 덮는 부분에 형성될 수 있다.
개구부(250a)가 프레임(250)의 하부에 일정 간격으로 복수로 형성되는 경우 프레임(250) 하부의 양 측단에 2개 형성되는 경우보다 빗물 이나 노폐물의 배출이 더 용이한 장점이 있으나, 프레임(250)의 하부 강성이 약해지는 단점도 있다.
도 6은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 태양 전지 모듈에 대한 일부 투명 사시도이다.
도 6는 태양 전지 패널(110)의 이면측을 바라본 투명 사시도로서, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 태양 전지 모듈에서, 개구부(350b)는 프레임(350)이 태양 전지 패널(110)의 이면의 가장자리를 덮는 부분에 형성된다. 즉, 개구부(350b)는 프레임(350)이 후면 기판(112)의 일면의 가장자리를 덮는 부분에 형성된다.
개구부(350b)는 프레임(150)은 측부 또는 및 하부 중 적어도 하나에 형성될 수 있으며, 본 실시예에서는 프레임(150)의 하부에 형성된다.
프레임(350)이 태양 전지 패널(110)의 수광면의 가장자리를 덮는 부분에도 개구부(350a)가 형성될 수 있다. 이 때, 각각의 개구부(350a, 350b)는 태양 전지 패널(110)을 사이에 두고 대칭으로 형성되는 것이 바람직하다.
실시예에 따라, 태양 전지 패널(110)의 수광면의 가장자리를 덮는 부분에도 개구부(350a)는 형성되지 않고, 태양 전지 패널(110)의 이면의 가장자리를 덮는 부분에만 개구부(350b)가 형성될 수 있다.
도 7은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 태양 전지 모듈을 나타내는 사시도이다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따른 태양 전지 모듈에서, 개구부(450a)는 프레임(450)의 측부에 경사지게 형성된다. 이 때, 개구부(450a)는 프레임(450)이 태양 전지 패널(110)의 수광면의 가장자리를 덮는 부분에 형성된다. 실시예에 따라 개구부(450a)는 태양 전지 패널(110)의 이면의 가장자리를 덮는 부분에 형성되거나, 태양 전지 패널(110)의 수광면 및 이면에 대칭으로 형성될 수 있다.
개구부(450a)는, 빗물 이나 노폐물이 배출될 수 있도록, 태양 전지 패널(110)의 중심을 프레임(450)의 내측으로 할 때, 프레임(450)의 내측에서 외측으로 갈수록 지면 방향으로 경사지게 형성되는 것이 바람직하다.
도 8은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 태양 전지 모듈을 나타내는 사시도이다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따른 태양 전지 모듈에서, 개구부(550a, 550b)는 프레임(550)의 하부 및 측부에 형성된다. 이 때, 프레임(550)의 측부에 형성되는 개구부(550a)는 경사지게 형성되는 것이 바람직하다.
개구부(550a, 550b)는 프레임(550)이 태양 전지 패널(110)의 수광면의 가장자리를 덮는 부분에 형성된다. 실시예에 따라 개구부(550a, 550b)는 태양 전지 패널(110)의 이면의 가장자리를 덮는 부분에 형성되거나, 태양 전지 패널(110)의 수광면 및 이면에 대칭으로 형성될 수 있다.
이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 도시하고 설명하였지만, 본 발명은 상술한 특정의 실시예에 한정되지 아니하며, 특허청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 이러한 변형실시들은 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해되어서는 안될 것이다.
110: 태양 전지 패널 111: 전면 기판
112: 후면 기판 113: 제 1 밀봉 필름
114: 제 2 밀봉 필름 119: 태양 전지
150, 250, 350, 450: 프레임
150a, 250a, 350a, 350b, 450a: 개구부

Claims (13)

  1. 태양광이 입사된 수광면과 상기 수광면의 반대측인 이면이 형성된 직사각형 형태의 태양 전지 패널; 및
    상기 태양 전지 패널의 둘레를 둘러싸며 상기 태양 전지 패널의 상기 수광면 및 상기 이면 중 적어도 하나의 가장자리를 덮는 프레임을 포함하고,
    상기 프레임은 측부 및 하부 중 적어도 하나에 개구부가 형성된 태양 전지 모듈.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 개구부는 상기 프레임이 상기 태양 전지 패널의 상기 수광면 및 상기 이면 중 적어도 하나의 가장자리를 덮는 부분에 형성된 태양 전지 모듈.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 개구부는 상기 프레임이 상기 태양 전지 패널의 상기 수광면 및 상기 이면 중 적어도 하나의 가장자리를 덮는 부분 중 일부를 덮지 않아 형성되는 태양 전지 모듈.
  4. 제 2 항에 있어서,
    상기 개구부는 상기 프레임이 상기 태양 전지 패널의 상기 수광면 및 상기 이면 중 적어도 하나의 가장자리를 덮는 부분의 일부가 상기 태양 전지 패널의 상기 수광면 또는 상기 이면과 평행하도록 형성되는 태양 전지 모듈.
  5. 제 2 항에 있어서,
    상기 개구부는 상기 프레임이 상기 태양 전지 패널의 상기 수광면 및 상기 이면 중 적어도 하나의 가장자리를 덮는 부분을 트리밍(trimming)하여 형성되는 태양 전지 모듈.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 개구부는 상기 프레임의 하부의 양 측단에 복수로 형성된 태양 전지 모듈.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 개구부는 상기 프레임의 하부에 일정 간격으로 복수로 형성된 태양 전지 모듈.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 개구부는 상기 프레임의 측부에 경사지게 형성된 태양 전지 모듈.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 개구부는 상기 프레임이 상기 태양 전지 패널의 상기 수광면의 가장자리를 덮는 부분에 형성된 태양 전지 모듈.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 개구부는 상기 프레임이 상기 태양 전지 패널의 상기 이면의 가장자리를 덮는 부분에 형성된 태양 전지 모듈.
  11. 제 1 항에 있어서,
    상기 개구부는 상기 프레임이 상기 태양 전지 패널의 상기 수광면 및 상기 이면의 가장자리를 덮는 부분에 대칭으로 형성된 태양 전지 모듈.
  12. 제 1 항에 있어서,
    상기 태양 전지 패널은,
    태양광이 입사되는 직사각형 형상의 전면 기판;
    상기 전면 기판에 대응한 직사각형 형상의 후면 기판; 및
    상기 전면 기판과 상기 후면 기판 사이에 복수로 배열되는 태양 전지를 포함하고,
    상기 프레임은 상기 전면 기판 및 상기 후면 기판의 둘레를 둘러싸는 태양 전지 모듈.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 태양 전지 패널은,
    상기 태양 전지와 상기 전면 기판 사이에 적층되는 제 1 밀봉 필름; 및
    상기 태양 전지와 상기 후면 기판 사이에 적층되는 제 2 밀봉 필름을 더 포함하는 태양 전지 모듈.
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