KR20120087582A - 태양전지 모듈 - Google Patents

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KR20120087582A
KR20120087582A KR1020110008871A KR20110008871A KR20120087582A KR 20120087582 A KR20120087582 A KR 20120087582A KR 1020110008871 A KR1020110008871 A KR 1020110008871A KR 20110008871 A KR20110008871 A KR 20110008871A KR 20120087582 A KR20120087582 A KR 20120087582A
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solar cell
light emitting
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light
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유재민
김종대
홍종경
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엘지전자 주식회사
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Abstract

본 발명은 태양전지 모듈에 관한 것이다. 본 발명의 실시예에 따른 태양전지 모듈은 태양광을 수광하여 전기를 발생시키는 태양전지, 상기 태양전지의 출력에 따라, 상기 태양전지로부터 발생된 전기의 일부를 이용하여 광을 출력하거나 광 출력을 중지하는 발광부 및 상기 발광부의 광 출력을 위한 전원을 공급하거나 차단하며, 상기 태양전지로부터 공급된 전력을 상기 발광부의 광 출력을 위해 정류하는 발광 제어부를 포함한다. 태양전지 모듈의 정상 동작 여부를 쉽게 인지할 수 있다.

Description

태양전지 모듈{Solar cell module}
본 발명은 태양전지 모듈에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 전면에 인디케이터를 구비하는 태양전지 모듈에 관련된다.
최근 석유나 석탄과 같은 기존 에너지 자원의 고갈이 예상되면서 이들을 대체할 대체 에너지에 대한 관심이 높아지고 있다. 그 중에서도 태양전지는 반도체 소자를 이용하여 태양광 에너지를 직접 전기 에너지로 변화시키는 차세대 전지로서 각광받고 있다. 그러나 태양전지는 제조 단가, 변환 효율 및 수명이 문제된다. 따라서 최근의 태양전지에 관한 연구는 태양전지의 효율 향상과 관련된 기술에 집중되고 있다.
태양전지 모듈은 태양광 발전을 위한 태양전지가 리본에 의해 직렬 혹은 병렬로 연결된 상태를 의미하며, 리본은 태양전지의 전면 전극 및 후면 전극과 연결된다. 태양전지는 특성상 야외에 설치되는 경우가 많으며, 고장을 유발하는 다양한 환경에 노출되게 된다. 또한 정상 동작 여부를 쉽게 모니터링 하기가 어렵다. 따라서 태양전지의 정상 동작 여부를 쉽게 식별하고 그에 따른 조치를 취하는 것이 효율 향상에 못지 않게 중요한 과제로 인식되고 있다.
본 발명의 실시예를 통해, 저전력의 발광 유닛을 이용하여 태양전지의 정상 동작 여부를 쉽게 모니터링 할 수 있는 태양전지 모듈을 제공하고자 한다.
상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 양태에 따른 태양전지는, 태양광을 수광하여 전기를 발생시키는 태양전지; 상기 태양전지의 출력에 따라, 상기 태양전지로부터 발생된 전기의 일부를 이용하여 광을 출력하거나 광 출력을 중지하는 발광부; 및 상기 발광부의 광 출력을 위한 전원을 공급하거나 차단하며, 상기 태양전지로부터 공급된 전력을 상기 발광부의 광 출력을 위해 정류하는 발광 제어부를 포함한다.
여기서 상기 발광 제어부는 상기 태양전지에서 발생된 전기의 일부를 입력받는 전원 입력부; 및 입력받은 전기를 상기 발광부로 출력하는 전원 출력부를 더 포함한다.
또한 상기 태양전지의 전면에 위치하는 제1 밀봉 필름과 상기 태양전지의 후면에 위치하는 제2 밀봉 필름을 더 포함하며, 상기 발광부는 상기 제1 밀봉 필름과 상기 태양전지 사이에 위치한다.
또한 상기 태양전지로부터 발생된 전기를 외부로 출력하는 정션 박스를 더 포함하며, 상기 발광 제어부는 상기 정션 박스에 위치한다.
여기서 상기 발광부는 발광 다이오드(LED)일 수 있다.
또한 상기 발광 제어부는 정류 회로를 포함하며, 상기 정류 회로는 상기 태양전지로부터 발생되는 전기의 전압이 3V 이상인 경우에 상기 발광부의 구동을 위한 전류로 정류할 수 있다.
또한 상기 정류회로는 상기 태양전지에서 발생된 전기의 일부를 입력받는 입력단자 및 입력받은 전기를 정류하여 상기 발광부로 출력하는 출력단자를 포함할 수 있다.
상기 발광 제어부가 상기 발광부를 구동하기 위해 인가하는 전력은 1W 미만일 수 있다.
상기 발광 제어부는 상기 태양전지 모듈의 출력이 기준치 이하인 경우에 상기 발광부로의 전원을 인가할 수 있다.
상기 발광 제어부는 상기 태양전지 모듈의 출력이 기준치 이상인 경우에 상기 발광부로의 전원을 인가할 수 있다.
상기 태양전지의 전면에 위치하는 제1 밀봉 필름과 상기 태양전지의 후면에 위치하는 제2 밀봉 필름을 더 포함하며, 상기 발광부는 상기 제1 밀봉 필름과 상기 태양전지 사이에 위치한다.
상기 제1 밀봉필름의 전면에 상기 태양전지를 보호하기 위한 전면 유리를 더 포함하며, 상기 발광부는 상기 제1 밀봉필름과 상기 전면 유리 사이에 부착될 수 있다.
상기 태양전지로부터 발생된 전기를 외부로 출력하는 정션 박스를 더 포함하며, 상기 발광 제어부는 상기 정션 박스의 내부에 포함될 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 태양전지 모듈의 정상 동작 여부를 알아보기 쉽게 표시할 수 있다. 또한 본 발명의 실시예에 따르면 태양전지 모듈에 별도의 부피를 증가시키지 않고 태양전지 모듈 내부에 발광부와 그에 대한 제어회로 및 정류회로를 장착할 수 있다. 태양전지에서 발전된 전기를 정류하여 사용하므로 별도의 전원을 구비하지 않고도 발광부를 구동시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 태양전지 모듈에 대한 분해 사시도.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 태양전지 모듈의 단면도.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 태양전지 모듈의 발광부가 예시된 전면을 도시한 전면도.
도 4는 본 발명의 실시예에 따라 정션 박스가 도시된 태양전지 모듈의 배면도.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 태양전지 모듈의 블록 구성도.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 태양전지 모듈의 발광 제어 방식을 도시한 플로우 차트.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 태양전지의 발광 제어부로 사용될 수 있는 정류 회로의 일 예를 도시하는 회로도.
이하에서 본 발명의 실시예들을 도면을 참조하여 설명하도록 한다.
도면에서 명확한 표현 및 설명과 이해의 편의를 위하여 태양전지 구성부들의 두께나 간격을 확대 또는 축소하여 도시하였을 수 있으며, 각 구성부의 실제 형상이나 재질 등을 최대한 단순화하여 도시하였을 수 있다. 또한 명세서 전체를 통하여 동일하게 분류될 수 있는 부분에 대해서는 동일한 도면 부호를 병기한다. 또한 층, 막, 영역, 판 등의 요소가 다른 요소의 "위에" 또는 “상에” 있다는 기재는, 다른 요소의 "바로 위에" 있는 경우뿐 아니라 그 중간에 또 다른 요소가 삽입 또는 적층되어 있는 경우를 포함한다. 반대로 어떤 요석 이 다른 부분 "바로 위에" 있다고 할 때에는 중간에 다른 부분이 없는 것을 뜻한다. 또한 어떤 부분이 다른 부분 위에 "전체적"으로 형성되어 있다고 할 때에는 다른 부분의 전체 면(또는 전면)에 형성되어있는 것뿐만 아니라 가장 자리 일부에는 형성되지 않은 것을 뜻한다.
또한, 각 구성요소는 설명의 편의 및 명확성을 위하여 과장되거나 생략되거나 또는 개략적으로 도시되었다. 또한 각 구성요소의 크기는 실제크기를 전적으로 반영하는 것은 아니다. 또한, 동일한 구성요소에 대하여서는 동일한 도번을 사용하여 설명하기로 한다.
이하에서는 도면을 참조하여 본 발명을 보다 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 태양전지 모듈에 대한 분해 사시도이고, 도 2는 도 1의 태양전지 모듈의 단면도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명에 따른 태양전지 모듈(100)은 복수의 태양전지(150), 복수의 태양전지를 전기적으로 연결하는 복수의 리본(143), 복수의 리본(143)을 연결하는 버스 리본(145), 복수의 태양전지(150)를 양면에서 밀봉하는 제1 밀봉 필름(131)과 제2 밀봉 필름(132), 태양전지(150)의 수광면을 보호하는 전면 유리(110) 및 태양전지(150)의 이면을 보호하는 백시트(120), 그리고 발광부(200)를 포함할 수 있다.
먼저 백시트(120)는 전면 유리(110) 측으로부터 입사된 태양광을 반사하여 재이용될 수 있도록 반사율이 우수한 재질인 것이 바람직하며, 태양광이 입사될 수 있는 투명 재질로 형성될 수도 있다. 또한, 백시트(120)는 방수, 절연 및 자외선 차단 기능을 하며, TPT(Tedlar/PET/Tedlar) 타입일 수 있으나, 이에 한정하는 것은 아니다. 또한, 도 1에서는 백시트(120)가 직사각형의 모양으로 도시되어 있으나, 태양전지 모듈(100)이 설치되는 환경에 따라 원형, 반원형 등 다양한 모양으로 제조될 수 있다.
백시트(120) 상에는 제2 밀봉필름(132)이 백시트(120)와 동일한 크기로 부착되어 형성될 수 있고, 제2 밀봉필름(132) 상에는 복수의 태양전지(150)가 수 개의 열을 이루도록 서로 이웃하여 위치할 수 있다.
제1 밀봉필름(131)은 태양전지(150) 의 전면, 즉 수광면 상에 위치하여 제1 밀봉필름(131)과 라미네이션(Lamination)에 의해 접합할 수 있다.
여기에서, 제1 밀봉필름(131)과 제2 밀봉필름(132)은 태양전지의 각 요소들이 화학적으로 결합할 수 있도록 한다. 이러한 제1 밀봉필름(131)과 제2 밀봉필름(132)은 투명성, 완충성, 탄성, 인장강도 등이 우수한 에틸렌 비닐 아세트산 수지계이다.
한편, 전면 유리(110)는 태양광을 투과하도록 제1 밀봉필름(131) 상에 위치하며, 외부의 충격 등으로부터 태양전지(150)를 보호하기 위해 강화유리가 사용될 수 있다. 또한, 태양광의 반사를 방지하고 태양광의 투과율을 높이기 위해서는 철분이 적게 들어간 저철분 강화유리가 사용될 수 있다.
제 1 밀봉 필름(131)은 태양전지(150)의 수광면에 위치하고, 제 2 밀봉 필름(132)은 태양전지(150)의 후면에 위치할 수 있으며, 제1 밀봉 필름(131)과 제2 밀봉 필름(132)은 라미네이션에 의해 접착하여, 태양전지(150)에 악영향을 미칠 수 있는 수분이나 산소를 차단할 수 있다.
앞서 설명한 바와 같이, 제1 밀봉 필름(131)과 제2 밀봉 필름(132)은 태양전지의 각 요소들이 화학적으로 결합할 수 있도록 하는데, 이러한 제1 밀봉 필름(131)과 제2 밀봉 필름(132)은 에틸렌초산비닐 공중합체 수지(EVA), 폴리비닐부티랄, 에틸렌초산비닐 부분 산화물, 규소 수지, 에스테르계 수지, 올레핀계 수지 등이 사용될 수 있다.
백시트(120)은 태양전지(150)의 이면에서 태양전지를 보호하는 층으로서, 방수, 절연 및 자외선 차단 기능을 하며, TPT(Tedlar/PET/Tedlar) 타입일 수 있으나, 이에 한정하는 것은 아니다.
제1 밀봉필름(131)과 전면 유리(110) 사이에 발광부(200)가 위치하여 전면에서 광을 출력할 수 있다. 발광부(200)는 태양전지(150)에서 발전된 전기를 이용하여 광을 출력하며, 태양전지(150)의 동작 여부에 대한 인디케이터의 기능을 수행한다.
한편 정션 박스(160)는 태양전지 모듈 본체(101)의 일면에 위치하며, 태양전지(130)로부터 생산된 전기에너지를 충전 및 방전시키는 콘덴서와 전기가 역류하는 것을 방지하는 다이오드를 포함할 수 있다. 본 발명의 실시예에서, 정션 박스(160)는 태양전지 모듈(100)의 후면에 위치할 수 있다. 또한, 정션 박스(160)에는 개구(162)가 형성되어 콘덴서, 다이오드 등과 전극패턴(132)이 연결될 수 있도록 한다. 또한 본 발명의 실시예에서, 발광부(200)의 발광 여부나 발광 패턴에 대한 제어부에 해당되는 정류 회로가 정션 박스(160) 내에 위치할 수 있다. 이를 위해 정류 회로의 크기는 작게 제작될수록 유리하며, 정류 회로가 정션 박스(160)내에 위치함으로써 추가적인 부피의 증가를 막을 수 있다.
태양전지(150)는 태양 에너지를 전기 에너지로 변환하는 반도체 소자로써, 도 2의 태양전지(150)를 확대한 도면을 참조하면, 본 발명에 따른 태양전지(150)는 기판(151), 기판(151)의 일면에 형성된 후면 전극층(152) 및 후면 전극층(152)의 일면과 접하는 리본(143)을 포함한다.
기판(151)은 실리콘(silicon), 화합물 반도체(compound semiconductor) 및 적층형(tandem) 등 일 수 있으며, P-N접합(junction)이 형성되어 광이 조사되면 광전효과에 의해 광기전력이 발생할 수 있다.
후면 전극층(152)은, 일 예로 알루미늄, 석영 실리카, 바인더 등이 첨가된 후면 전극용 페이스트를 기판(151)의 일면에 인쇄한 후 열처리를 행하여 형성할 수 있다.
도포된 후면 전극용 페이스트는 소성과정을 거치면서 페이스트에 포함된 유기물과 용매 등이 제거되며, 페이스트의 열처리 시에는 전극 구성 물질인 알루미늄이 기판(151)의 배면을 통해 확산됨으로써, 후면 전극층(152)과 기판(151)의 경계면에 후면 전계(Back Surface field)층(미도시)이 형성될 수 있다.
본 발명에 따르면 태양전지(150)는 리본(143)을 포함하고, 리본(143)은 후면 전극층(152)의 일면과 접한다.
후면 전극층(152)은 기판(151)의 일면 전체에 형성됨에 따라 후면 전계(Back Surfacefield)층(미도시)도 기판(151)의 일면 전체에 형성될 수 있으므로, 은 패드를 형성할 때 부분적인 후면 전계층의 미형성으로 인한 태양전지(150)의 특성 저하를 방지할 수 있다.
후면 전극층(152)이 형성된 면과 대향하는 기판(151)의 타면은 텍스쳐된 표면을 가질 수 있으며, 기판(151)의 타면 상에는 전면 전극(미도시)이 위치할 수 있다.
텍스쳐링(texturing)이란 표면에 요철 형상의 패턴을 형성하는 것을 의미하는 것으로, 이와 같이 텍스쳐링(texturing)으로 기판(151)의 표면이 거칠어지면 입사된 빛의 반사율이 감소됨으로써 광 포획량이 증가할 수 있다. 따라서 광학적 손실이 저감되는 효과를 얻을 수 있다.
버스 리본(145)은 태양전지 스트링(140)이 배치되지 않은 부분에 배치되어 리본(143)과 연결된다. 버스 리본(145)은 태양전지(150)가 생산한 전기를 모으며 전기가 역류되는 것을 방지하는 단자 박스(미도시)와 연결되는 단자 박스의 리드선과 연결된다.
또한, 버스 리본(145)은 태양전지 스트링(140)의 리본(143) 양끝단을 교대로 연결하여, 태양전지 스트링(140)을 전기적으로 연결한다. 버스 리본(145)은 복수 열 종대로 배치되는 태양전지 스트링(140)의 양단에 횡으로 배치될 수 있다. 수 개의 열을 이루는 태양전지 스트링(140)은 전술한 제1 밀봉 필름(131)과 제2 밀봉 필름(132) 사이에 위치할 수 있다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 태양전지 모듈의 발광부가 예시된 전면을 도시한 전면도이다.
도 3에 도시된 바를 참조하면, 발광부(200)는 태양전지 모듈(100)의 전면에서 보이는 곳에 위치할 수 있다. 그리고 발광부(200)의 형태는 다양하게 구현될 수 있다.
도 3의 (a)와 도 3의 (c)는 각 태양전지 스트링(140) 별로 발광부(200)가 설치되어, 그 성능이나 출력 등에 따라 발광 여부를 달리할 수 있다. 물론, 각각의 태양전지 스트링(140)에 따라 발광부(200)의 광 출력 여부가 달라질 수도 있고, 전체 태양전지 모듈의 출력 상황에 따라 발광부(200)의 광 출력 여부가 전체적으로 결정될 수도 있다.
도 3의 (b)에 도시된 실시예에 따르면, 태양전지 모듈 전체 영역을 복수의 서브 영역으로 나누어서, 각 서브 영역 별로 태양전지의 동작 여부를 점검한다. 즉태양전지 모듈은 2 이상의 영역으로 임의적으로 구분되어, 각각의 영역에 대한 정상 동작 여부를 제어부가 체크한 뒤, 정상 동작 여부에 따라 각각의 발광부(200)를 구동시킨다. 여기서는 4 개의 영역으로 나뉘며, 각 발광부는 각각의 영역에 대한 인디케이터 역할을 수행한다. 이 경우, 태양전지 모듈에 동작 이상이 발생하였는지의 여부와 함께, 어느 부분에 문제가 생긴 것인지를 쉽게 파악할 수 있다.
즉 태양전지 스트링(140)들 중 어느 하나의 스트링, 또는 어느 하나의 영역에 문제가 발생하여 기준치 이상의 출력을 내지 못하는 경우, 발광 제어부(250)는 발광부(200)를 구동시켜 광을 출력하게 할 수 있다. 또는, 정상 동작하는 영역 또는 정상 동작 중인 태양전지 스트링(140)에 상응하는 발광부(200)가 광을 출력하게 하여, 발광부(200)의 광 출력이 정지된 경우 해당 영역에 문제가 발생하였음을 나타내도록 할 수도 있다.
그리고 앞서 설명한 바와 같이, 발광부(200)는 태양전지 모듈(100)의 전면 유리와 전면의 제1 밀봉필름 사이에 위치하게 된다. 발광부(200)는 태양전지 모듈의 전면에서 보았을 때 발광부(200)의 광 출력 여부가 쉽게 식별될 수 있는 곳에 위치한다. 이는 발광부(200)가 태양전지 모듈(100)의 동작 상태를 나타내는 인디케이터의 역할을 하기 때문이다.
태양전지 모듈(100) 제조 시, 발광부(200)는 전면 유리(110)와 제1 밀봉필름(131) 사이에 개재되어, 제1 밀봉필름(131)이 경화되는 과정에서 함께 부착된다. 제1 밀봉필름(131)의 경화 온도는 섭씨 120도 내지 170도 정도이다. 그리고 발광부(200)는 고분자 또는 금속 재료의 전극을 통하여 후면 정션 박스(160) 내부에 마련된 발광 제어부(250)의 정류 회로로 연결될 수 있다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따라 정션 박스가 도시된 태양전지 모듈의 배면 경ㅇ도이다.
정션 박스(160)는 태양전지 모듈에서 발생된 전기를 모듈의 외부로 연결시켜 주는 역할을 한다. 정션 박스(160) 내부에는, 태양 전지와 병렬로 연결되어 그늘진 셀을 우회하여 전류가 흐르도록 함으로써, 열점현상(Hot Spots)에 의해 태양전지 모듈 전체가 파괴되거나 내구성이 저하되는 것을 방지하는 역할을 하는 다이오드 또는 바이패스 다이오드가 장착될 수 있다. 따라서 정션 박스(160)에는 절연 성능이나 내 부식성 및 내열성 등이 요구된다.
따라서 정션 박스(160)에는 전술한 바이패스 회로를 구성할 수 있는 바이패스 다이오드와 전력 케이블 및 단자대 등이 포함될 수 있으며, 본 발명의 실시예에서는 발광부(200)의 구동을 위해 태양전지 모듈에서 생성된 전력을 정류하고, 발광부(200)를 제어할 수 있는 정류 회로가 더 포함될 수 있다. 본 발명의 실시예에 따르면, 정류 회로는 태양전지 모듈의 발광 여부와 발광을 위한 전원 인가 등에 대한 제어를 하는 발광 제어부의 역할을 겸할 수 있다.
정류 회로가 정션 박스(160)에 내장되므로, 정류 회로의 크기가 작을수록, 다양한 크기와 형태의 정션 박스에 호환이 가능하다. 정션 박스(160)는 태양전지 모듈(100)의 배면에 주로 위치하며, 그 안에 제어 회로가 위치하는 경우, 제어 회로가 차지하는 공간에 의해 태양전지 모듈의 부피가 증가하거나 수광 면적의 손실 등을 방지할 수 있다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 태양전지 모듈의 블록 구성도이다. 그리고 도 6은 본 발명의 실시예에 따른 태양전지 모듈의 발광 제어 방식을 도시한 플로우 차트이다.
본 발명의 실시예에 따른 태양전지 모듈은 도 1 등을 참조하여 설명한 바와 같이 전면 유리(110), 백시트(120), 제1 밀봉필름(131)과 제2 밀봉필름(132) 등을 포함한다. 그러나 도 5의 블록 구성도에서는 태양전지 모듈(100)의 발광과 관련된 논리적인 구성부들을 중심으로 도시하고 나머지 부분은 생략하였다. 이하에서 도 5와 도 6을 참조하여 태양전지 모듈의 발광 기능을 설명하도록 한다.
본 발명의 실시예에 따른 태양전지 모듈(100)은 태양전지(150), 발광부(200), 발광 제어부(250)를 포함한다. 태양전지(150)에 대하여는 이미 설명하였으며, 발광부(200)는 예를 들면 LED 모듈 등일 수 있다. 또한 발광 제어부(250)는 앞서 설명한 정션 박스에 내장되는 제어 회로가 이에 해당될 수 있다.
태양전지(150)에서 태양광의 수광 및 광전 변환 과정을 통해 전류가 발생한다(S310). 그러면 발광 제어부(250)는 이로 인한 전력 중 일부를 발광부(200)의 발광을 위한 전원으로 인가한다. 발광 제어부(250)는 우선 발생된 전력의 세기에 따라 발광부(200)의 발광 여부를 결정할 수 있다.
발광 제어부(250)는 앞서 설명한 정류 회로 또는 제어 회로를 포함할 수 있다. 또한 발광 제어부(250)는 태양전지가 발전한 전기를 입력받는 단자인 전원 입력부와 정류된 전기를 발광부(200)로 출력하는 단자인 전원 출력부를 포함할 수 있다.
예컨대 모듈의 출력과 미리 설정된 기준치를 비교하여 발광부(200)를 구동시키거나, 광 출력을 중지시킬 수 있다(S320). 태양전지 모듈의 출력이 미리 설정된 기준치 이상이 된 경우 태양전지 모듈이 정상 동작 중임을 나타내기 위해 발광부(200)가 광을 출력할 수도 있고, 이와 반대로 태양전지 모듈의 출력이 기준치 이하가 된 경우 태양전지 모듈의 고장 또는 문제를 나타내기 위해 발광부(200)가 광을 출력할 수도 있다. 태양전지 모듈이 정상적으로 동작 중임을 나타내기 위해 발광부(200)가 광을 출력하는 경우, 태양전지에서 실시간으로 생산 중인 전기를 정류하여 발광부(200)의 전원으로 이용할 수 있다. 이와 반대로 태양전지 모듈의 일부 또는 전부 영역에 문제가 생긴 경우 또는 출력이 저하된 경우에 발광부(200)가 광을 출력하는 경우는 다음과 같이 처리할 수 있다. 발광부(200)에서 필요로 하는 전력이 태양전지(150)에서 생산 가능한 수준이라면 태양전지(150)가 실시간으로 발전한 전력을 정류하여 사용하고, 발광부(200)에서 필요로 하는 전력을 태양전지(150)가 생산하지 못한다면 축전지에 저장된 전력을 사용하여 발광부(200)를 구동시킨다.
어떤 경우에 발광부를 구동시키거나 구동을 중지시킬 것인지는 디폴트 설정에 따르거나, 또는 사용자가 별도로 설정할 수 있다. 또한 발광부(200)의 구동 여부의 기준이 되는 기준치 역시 디폴트 설정에 따르거나, 사용자의 별도 설정에 따를 수 있다. 예컨대 기준치를 10W로 설정하는 경우, 태양전지 모듈의 정격출력이 10W 이하가 되는 경우 발광부(200)가 점멸될 수 있다. 또 다른 예로, 정상 동작에서의 정격출력량에 비하여 20% 또는 50% 이하가 되는 경우 이를 기준치로 설정하여 발광부(200)가 점멸될 수 있다. 10W, 20%, 50% 등은 기준치를 예시하기 위한 일 예 수치에 불과한 것으로, 발광부(200) 점멸을 위한 기준치는 실시예에 따라 다양하게 설정될 수 있다.
발광부(200)의 광 출력을 위해 정해진 조건을 만족하게 된 경우, 발광 제어부(250)는 발광부(200)의 구동을 위한 전력으로 정류한다(S330). 그리고 발광부(200)에 전원 인가하고 발광부(200)를 구동시킨다(S340). 발광부(200)는 전원이 인가됨에 따라 광을 출력한다(S350).
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 태양전지의 발광 제어부로 사용될 수 있는 정류 회로의 일 예를 도시한 도면이다.
도 6에 도시된 정류 회로는 크게 세 가지의 역할을 한다. 첫째는 태양전지에서 발전된 전기를 입력받아 그 전압의 수준으로부터 태양전지의 고장 여부를 판단하고, 둘째는 판단 결과에 따라 발광부를 점멸하며, 셋짜는 발광부로 전압을 인가하는 경우, 발광부에 맞는 전압으로 정류하고 넷째는 정류된 전기를 발광부로 출력하는 역할이다.
회로를 크게 세 영역으로 나누어 설명하면, 정류 회로의 제1 영역(251)은 태양전지로부터 전기를 입력받는다. 그리고 제1 영역(251)의 스위치는 기준치 이상의 전압이 걸리는지 여부에 따라 온/오프된다. 도 6에 도시된 예에 따른 정류 회로에서는, 기준치 이상의 전압이 걸리는 경우에 스위치가 온(on)된다. 기준치 이하의 전압이 걸리면 스위치는 오프(off)되며, 따라서 이후 정류 과정도 생략되고, 발광부(200)로 전압이 인가되지도 않는다. 따라서 이 경우, 태양전지가 고장 시 발광부(200)는 소등된다. 여기서 기준치는 정격 전압의 20%, 50% 또는 3V, 10V 등의 형태로 설정될 수 있다.
태양전지가 발전하는 전기는 10W 내지 300W 일 수 있는데, 예컨대 정격 발전량이 300W 인 경우 발광부(200)의 점멸 기준치가 50%라면 150W 이하의 전력, 그리고 그에 따른 전압이 정류 회로의 스위치에 입력되면 스위치는 오프될 수 있다. 또 다른 일 예로, 기준치 전압이 10V이고, 발광부에 적합한 전압은 1V일 때, 만일 스위치를 거쳐 칩으로 입력된 전기의 전압이 10V라면 스위치는 온(on)되며, 전압은 1V가 되도록 정류된다.
즉 제1 영역(251)은 전압이 기준치 이하인 경우 스위치를 오프시킴으로써 태양전지의 고장 여부를 판단할 수 있게 하는 역할을 한다. 기준치 이상의 전압을 가지는 전력이 정류 회로로 입력되는 경우, 이후 발광부(200)로 전압이 인가되므로, 제2 영역(253)은 발광부(200)에 적합한 수준으로 전기를 정류한다. 제2 영역(253) 내에 포함된 칩이 미리 설정된 수준의 전압으로 전기를 정류한다.
제3 영역(255)은 발광부(200)로 점등을 지시하는 신호를 발광부(200)로 출력할 수 있다. 또한 정류된 전기는 제3 영역(255)을 통해 발광부(200)로 입력된다. 따라서 제3 영역(255)에 포함된 출력 단자는 발광부(200)로 연결된다.
도 6을 통해 도시된 정류 회로는 본 발명의 실시예에 사용 가능한 회로들 중 일 예에 불과하며, 고장 시 점등되어 있던 발광부를 소등할 것인지, 소등되어 있던 발광부를 점등할 것인지 여부는 태양전지 모듈 제조 시의 설정에 따라 다르게 변경될 수 있다. 또한 점멸 여부를 결정하는 전압의 기준치, 정류 후 전기의 전압 등은 태양전지의 발전 수준과 발광부(200)의 특성에 따라 다양하게 설정될 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 태양전지 모듈은 상기한 바와 같이 설명된 실시예들의 구성에 한정되게 적용될 수 있는 것이 아니라, 상기 실시예들은 다양한 변형이 이루어질 수 있도록 각 실시예들의 전부 또는 일부가 선택적으로 조합되어 구성될 수도 있다.
또한, 이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 도시하고 설명하였지만, 본 발명은 상술한 특정의 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진자에 의해 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 이러한 변형실시들은 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해되어서는 안될 것이다.
100: 태양전지 모듈 110: 전면 유리
120: 백시트 131: 제1 밀봉필름
132: 제2 밀봉필름 140 : 태양전지 스트링
150 : 태양전지 160 : 정션박스
200 : 발광부 250 : 발광 제어부

Claims (13)

  1. 태양광을 수광하여 전기를 발생시키는 태양전지;
    상기 태양전지의 출력에 따라, 상기 태양전지로부터 발생된 전기의 일부를 이용하여 광을 출력하거나 광 출력을 중지하는 발광부; 및
    상기 발광부의 광 출력을 위한 전원을 공급하거나 차단하며, 상기 태양전지로부터 공급된 전력을 상기 발광부의 광 출력을 위해 정류하는 발광 제어부를 포함하는 태양전지 모듈.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 발광 제어부는
    상기 태양전지에서 발생된 전기의 일부를 입력받는 전원 입력부; 및
    입력받은 전기를 상기 발광부로 출력하는 전원 출력부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 태양전지 모듈.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 태양전지의 전면에 위치하는 제1 밀봉 필름과 상기 태양전지의 후면에 위치하는 제2 밀봉 필름을 더 포함하며,
    상기 발광부는 상기 제1 밀봉 필름과 상기 태양전지 사이에 위치하는 것을 특징으로 하는 태양전지 모듈.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 태양전지로부터 발생된 전기를 외부로 출력하는 정션 박스를 더 포함하며,
    상기 발광 제어부는 상기 정션 박스에 위치하는 것을 특징으로 하는 태양전지 모듈.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 발광부는 발광 다이오드(LED)인 것을 특징으로 하는 태양전지 모듈.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 발광 제어부는 정류 회로를 포함하며,
    상기 정류 회로는 상기 태양전지로부터 발생되는 전기의 전압이 3V 이상인 경우에 상기 발광부의 구동을 위한 전류로 정류하는 것을 특징으로 하는 태양전지 모듈.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 정류회로는
    상기 태양전지에서 발생된 전기의 일부를 입력받는 입력 단자; 및
    입력받은 전기를 정류하여 상기 발광부로 출력하는 출력 단자를 포함하는 것을 특징으로 하는 태양전지 모듈.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 발광 제어부가 상기 발광부를 구동하기 위해 인가하는 전력은 1W 미만인 것을 특징으로 하는 태양전지 모듈.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 발광 제어부는 상기 태양전지 모듈의 출력이 기준치 이하인 경우에 상기 발광부로의 전원을 인가하는 것을 특징으로 하는 태양전지 모듈.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 발광 제어부는 상기 태양전지 모듈의 출력이 기준치 이상인 경우에 상기 발광부로의 전원을 인가하는 것을 특징으로 하는 태양전지 모듈.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 태양전지의 전면에 위치하는 제1 밀봉 필름과 상기 태양전지의 후면에 위치하는 제2 밀봉 필름을 더 포함하며,
    상기 발광부는 상기 제1 밀봉 필름과 상기 태양전지 사이에 위치하는 것을 특징으로 하는 태양전지 모듈.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 제1 밀봉필름의 전면에 상기 태양전지를 보호하기 위한 전면 유리를 더 포함하며, 상기 발광부는 상기 제1 밀봉필름과 상기 전면 유리 사이에 부착되는 것을 특징으로 하는 태양전지 모듈.
  13. 제1항에 있어서,
    상기 태양전지로부터 발생된 전기를 외부로 출력하는 정션 박스를 더 포함하며, 상기 발광 제어부는 상기 정션 박스의 내부에 포함되는 것을 특징으로 하는 태양전지 모듈.
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