KR20120096175A - 태양전지 모듈용 프레임 시스템 - Google Patents

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KR20120096175A
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frame
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전진형
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이성은
손정훈
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엘지전자 주식회사
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Abstract

본 발명의 한 측면에 따른 프레임 시스템은, 태양전지 모듈의 기판에 고정되는 제1 몸체 및 제1 몸체로부터 돌출된 수형(male type) 결합부를 포함하는 제1 프레임 부재; 및 설치 대상물에 고정되는 제2 몸체 및 상기 수형 결합부와 결합하는 암형(female type) 결합부를 포함하는 제2 프레임 부재를 포함하고, 수형 결합부의 외면에는 상부 폭이 하부 폭보다 좁게 형성된 경사면과 상기 경사면의 하부 쪽 단부에 위치하는 이탈 방지면을 포함하는 돌기가 위치하고, 암형 결합부의 내면에는 돌기와 결합하는 돌기 결합부가 위치한다.

Description

태양전지 모듈용 프레임 시스템{FRAME SYSTEM FOR SOLAR CELL MODULE}
본 발명은 태양전지 모듈을 건물의 지붕이나 벽에 설치하기 위한 프레임 시스템에 관한 것이다.
광전 변환 효과를 이용하여 광 에너지를 전기 에너지로 변환하는 태양광 발전은 무공해 에너지를 얻는 수단으로서 널리 이용되고 있다. 그리고 태양전지의 광전 변환 효율의 향상에 수반하여, 개인 주택에서도 다수의 태양전지 모듈을 이용하는 태양광 발전 시스템이 설치되고 있다.
태양광에 의해 발전하는 태양전지를 복수개 구비하는 태양전지 모듈은 일반적으로 건물의 지붕이나 외벽, 또는 지상에 설치되며, 태양전지 모듈을 설치하기 위해 프레임 시스템을 사용한다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 설치 작업이 간편하고 비용을 절감할 수 있는 태양전지 모듈용 프레임 시스템을 제공하는 것이다.
본 발명의 한 측면에 따르면, 태양전지 모듈을 설치 대상물에 고정하는 태양전지 모듈용 프레임 시스템으로서, 태양전지 모듈의 기판에 고정되는 제1 몸체 및 제1 몸체로부터 돌출된 수형(male type) 결합부를 포함하는 제1 프레임 부재; 및 설치 대상물에 고정되는 제2 몸체 및 상기 수형 결합부와 결합하는 암형(female type) 결합부를 포함하는 제2 프레임 부재를 포함하고, 수형 결합부의 외면 중 적어도 일부에는 상부 폭이 하부 폭보다 좁게 형성된 경사면과 상기 경사면의 하부 쪽 단부에 위치하는 이탈 방지면을 포함하는 돌기가 위치하고, 암형 결합부의 내면에는 돌기와 결합하는 돌기 결합부가 위치하는 프레임 시스템을 제공한다.
이탈 방지면은 수형 결합부의 중심선에 대해 직각으로 형성된다. 이때, 이탈 방지면과 경사면 사이의 각도는 90°미만, 바람직하게는 45°이하로 형성된다. 그리고 경사면과 이탈 방지면이 연결되는 부분은 라운드 처리될 수 있다.
수형 결합부는 적어도 2개의 돌기를 포함할 수 있다. 이때, 제1 몸체와 인접한 하측 돌기의 하부 폭 및 상부 폭은 상기 하측 돌기의 상측에 위치하는 상측 돌기의 하부 폭 및 상부 폭보다 각각 크게 형성될 수 있다.
이와는 달리, 하측 돌기의 하부 폭은 상측 돌기의 하부 폭과 동일하게 형성되고, 하측 돌기의 상부 폭은 상측 돌기의 상부 폭과 동일하게 형성될 수 있다.
제1 프레임 부재는 금속 재질로 형성될 수 있다. 이때, 금속 재질은 알루미늄 합금을 포함할 수 있다.
태양전지 모듈은 광 투과성의 상부 기판 및 하부 기판을 포함하며, 제1 프레임 부재는 접착제에 의해 광 투과성의 상부 기판에 접착된다.
태양전지 모듈은 광 투과성 하부 기판의 상부에 위치하는 복수의 박막 태양전지들 및 박막 태양전지들과 광 투과성 상부 기판의 사이에 위치하는 밀봉층을 더 포함한다.
밀봉층은 폴리 비닐 부티랄(Poly vinyl Butyral, PVB) 또는 에틸 비닐 아세테이트(Ethyl Vinyl Acetate, EVA)를 포함할 수 있다.
제1 프레임 부재를 광 투과성의 상부 기판에 접착하는 접착제는 이액형 실리콘(two-part silicon)을 포함한다. 이때, 이액형 실리콘은 2,000 N/m 이상의 접착 강도를 갖는다.
광 투과성의 상부 기판에는 적어도 2개의 제1 프레임 부재가 고정될 수 있으며, 적어도 2개의 제1 프레임 부재는 광 투과성의 상부 기판의 중심을 기준으로 대칭하는 위치에 각각 고정될 수 있다.
제1 프레임 부재는 1개의 제1 몸체에 1개의 수형 결합부가 구비된 스폿(spot) 타입으로 형성되거나, 1개의 제1 몸체에 적어도 2개의 수형 결합부가 구비된 바(bar) 타입으로 형성될 수 있다.
제2 몸체는 금속 재질로 형성될 수 있다. 이때, 제2 프레임 부재는 연성 재질의 제3 몸체를 더 포함할 수 있다. 이 경우, 암형 결합부는 제3 몸체에 형성되고, 제3 몸체는 제2 몸체와 결합된다.
이러한 특징에 따르면, 태양전지 모듈에 구비된 광 투과성 상부 기판의 상부 표면 일부에 제1 프레임 부재를 접착제를 이용하여 고정하고, 건물 외벽 등의 설치 대상물에 제2 프레임 부재를 고정한 후, 제1 프레임 부재의 수형 결합부와 제2 프레임 부재의 암형 결합부를 위치 정렬한 상태에서 태양전지 모듈을 제2 프레임 부재 쪽으로 밀면 수형 결합부가 암형 결합부에 결합된다.
따라서, 작업자가 드라이버를 이용하여 나사를 결합하는 등의 작업에 의해 태양전지 모듈을 설치하는 경우에 비해 태양전지 모듈의 설치 작업을 간단하게 실시할 수 있으며, 작업성이 향상된다.
또한, 태양전지 모듈의 전체 테두리 영역에 사각형의 프레임을 설치할 필요가 없고, 이에 따라 설치 대상물, 예컨대 건물 외벽에도 사각형의 프레임을 설치하기 위한 프레임을 설치할 필요가 없으므로, 프레임 비용을 줄일 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 프레임 시스템에 의해 태양전지 모듈이 건물 외벽에 설치된 상태를 나타내는 단면도이다.
도 2는 도 1에 도시한 제1 프레임 부재의 확대 단면도이다.
도 3은 도 1에 도시한 제1 프레임 부재의 변형 실시예를 나타내는 확대 단면도이다.
도 4는 도 1에 도시한 제1 프레임 부재의 다른 변형 실시예를 나타내는 확대 단면도이다.
도 5는 도 1에 도시한 제1 프레임 부재의 또 다른 변형 실시예를 나타내는 확대 단면도이다.
도 6은 도 1에 도시한 제2 프레임 부재의 확대 단면도이다.
도 7은 본 발명의 제2 실시예에 따른 프레임 시스템에 의해 태양전지 모듈이 건물 외벽에 설치된 상태를 나타내는 단면도이다.
도 8은 본 발명의 제1 실시예에 따른 제1 프레임 부재가 태양전지 모듈의 광 투과성 상부 기판에 고정된 상태를 나타내는 상부 기판의 평면도이다.
도 9는 본 발명의 제2 실시예에 따른 제1 프레임 부재가 태양전지 모듈의 광 투과성 상부 기판에 고정된 상태를 나타내는 상부 기판의 평면도이다.
도 10은 도 9의 변형 실시예에 따른 상부 기판의 평면도이다.
도 11은 도 8 및 도 9의 제1 프레임 부재가 태양전지 모듈의 광 투과성 상부 기판에 함께 고정된 상태를 나타내는 상부 기판의 평면도이다.
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 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.
도면에서 여러 층 및 영역을 명확하게 표현하기 위하여 두께를 확대하여 나타내었다. 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 동일한 도면 부호를 붙였다. 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. 또한 어떤 부분이 다른 부분 위에 "전체적"으로 형성되어 있다고 할 때에는 다른 부분의 전체 면(또는 전면)에 형성되어 있는 것뿐만 아니라 가장 자리 일부에는 형성되지 않은 것도 포함한다.
그러면 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 따른 태양전지 모듈에 대하여 설명한다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 프레임 시스템에 의해 태양전지 모듈이 건물 외벽에 설치된 상태를 나타내는 단면도이다. 그리고 도 2는 도 1에 도시한 제1 프레임 부재의 확대 단면도이고, 도 3 내지 도 5는 도 1에 도시한 제1 프레임 부재의 변형 실시예를 나타내는 확대 단면도이며, 도 6은 도 1에 도시한 제2 프레임 부재의 확대 단면도이다.
본 실시예에 따른 프레임 시스템은 제1 프레임 부재(100)와 제2 프레임 부재(200)를 포함한다.
이하에서는 제1 프레임 부재(100)가 태양전지 모듈(300)에 고정되고 제2 프레임 부재(200)가 건물 외벽(400)에 고정되는 것을 예로 들어 설명하지만, 반대의 경우도 가능하고, 태양전지 모듈(300)이 건물의 지붕 또는 지상에 설치되는 경우도 포함한다.
제1 프레임 부재(100)는 태양전지 모듈(300)에 구비된 기판에 고정된다. 태양전지 모듈(300)은 광 투과성 하부 기판(310), 광 투과성 상부 기판(320), 기판(310, 320) 사이에 위치하는 복수의 박막 태양전지들(330) 및 박막 태양전지들과 광 투과성 상부 기판(320)의 사이에 위치하는 밀봉층(340)을 포함한다.
광 투과성 하부 기판(310)은 유리(glass) 또는 고분자 수지로 이루어질 수 있다. 여기에서, 고분자 수지로는 폴리에틸렌 테레프탈레이트(Poly Ethylene Terephthlate, PET)가 사용될 수 있다.
태양전지는 광 투과성 하부 기판(310) 위에 위치하는 제1 전극, 제1 전극 위에 위치하는 적어도 하나의 광전 변환부, 및 광전 변환부 위에 위치하는 제2 전극을 포함하는 박막 태양전지로 구성된다.
박막 태양전지의 제1 전극은 광 투과성 도전 산화물(Transparent Conductive Oxide, TCO)을 포함하는 도전성 투명 전극으로 이루어진다.
예를 들면, 제1 전극은 산화주석(SnO2), 산화아연(ZnO), 또는 인듐 틴 옥사이드(ITO) 중에서 선택된 적어도 한 물질로 이루어질 수 있다. 또한, 상기 물질에 하나 이상의 불순물을 혼합한 혼합 물질로 이루어질 수도 있다.
광전 변환부는 단일 접합형, 이중 접합형 또는 삼중 접합형 중 하나일 수 있다. 박막 태양전지에 구비된 광전 변환부의 구성은 잘 알려져 있으므로 상세한 설명은 생략한다.
제2 전극은 금(Au), 은(Ag) 또는 알루미늄(Al) 중에서 선택되는 하나의 금속으로 이루어질 수 있으며, 인접 배치된 박막 태양전지의 제1 전극과 직렬로 연결된다.
태양전지들 위에 위치하는 밀봉층(340)은 광 투과성 하부 기판(310)과 광 투과성 상부 기판(320)을 합착할 수 있는 물질, 예컨대 폴리 비닐 부티랄(Poly vinyl Butyral, PVB) 또는 에틸 비닐 아세테이트(Ethyl Vinyl Acetate, EVA)일 수 있다.
이러한 구성의 밀봉층(340)은 상부 표면이 광 투과성 상부 기판(320)의 하부 표면 전체와 접촉하며, 밀봉층(340)의 일부분은 인접한 태양전지(330)들의 사이 공간에도 채워진다.
광 투과성 상부 기판(320)은 광 투과성 하부 기판(310)과 마찬가지로 유리 등으로 형성될 수 있다. 또한 광 투과성 상부 기판(320)으로는 적어도 하나 이상의 층으로 접합된 투명 고분자 시트, 예를 들어 폴리에틸렌 테레프탈레이트(Poly Ethylene Terephthalate, PET)가 사용될 수 있다.
광 투과성 상부 기판(320) 및 광 투과성 하부 기판(310) 중 적어도 하나를 PET 시트로 형성하면, 태양전지 모듈이 보다 가벼워지고 제조 비용이 저렴해지는 장점이 있다.
이러한 구성의 박막 태양전지 모듈(300)에 있어서, 태양전지 모듈의 테두리 부분에는 통상의 사각형 프레임이 설치되지 않는다. 즉, 본 실시예에 따른 프레임 시스템에 의해 건물 외벽 등에 고정되는 태양전지 모듈(300)은 상기 사각형 프레임을 사용하지 않는 논 프레임(non frame) 구조를 가질 수 있다.
하지만, 박막 태양전지 모듈(300)의 테두리 부분에 사각형 프레임이 설치된 경우에도 본 실시예에 따른 프레임 시스템이 사용될 수 있음은 자명하다.
광 투과성 상부 기판(320)의 상부 표면에 고정되는 제1 프레임 부재(100)는 금속 재질, 예컨대 알루미늄 합금으로 형성되며, 광 투과성 상부 기판(320)의 상부 표면에 고정되는 제1 몸체(110) 및 제1 몸체(110)로부터 돌출된 수형(male type) 결합부(120)를 포함한다.
제1 몸체(110)의 밑면은 실질적으로 평탄하며, 제1 몸체(110)의 밑면을 광 투과성 상부 기판(320)의 상부 표면에 고정하는 접착제(500)는 이액형 실리콘(two-part silicon)을 포함한다. 이때, 제1 몸체(110)의 고정 상태를 양호하게 유지하기 위해, 이액형 실리콘은 2,000 N/m 이상의 접착 강도를 갖는 것이 바람직하다.
제1 몸체(110)의 윗면에서 돌출 형성된 수형 결합부(120)의 외면에는 상부 폭(W1)이 하부 폭(W2)보다 좁게 형성된 경사면(122a)과, 경사면(122a)의 하부 쪽 단부에 위치하는 이탈 방지면(122b)을 포함하는 톱니형 돌기(122)가 형성된다.
이탈 방지면(122b)은 수형 결합부(120)의 중심선(CL1)에 대해 직각(90°)으로 형성된다. 이때, 이탈 방지면(122b)과 경사면(122a) 사이의 각도(θ)는 90°미만, 바람직하게는 45°이하로 형성된다.
경사면(122a)과 이탈 방지면(122b)이 연결되는 부분은 도 2에 도시한 것처럼 뾰족하게 형성된다.
하지만, 수형 결합부(120)를 제2 프레임 부재(200)의 암형 결합부(220)에 용이하게 결합할 수 있도록 하기 위해, 경사면(122a)과 이탈 방지면(122b)이 연결되는 부분은 도 3에 도시한 것처럼 일정한 곡률(R)로 라운드 처리될 수 있다.
한편, 도 2에 도시한 바와 같이, 수형 결합부(120)는 적어도 2개의 톱니형 돌기(122)를 포함할 수 있다. 이때, 각각의 돌기(122)는 상부 폭(W1)과 하부 폭(W2)이 서로 동일하게 형성될 수 있다.
이와는 달리, 도 4에 도시한 바와 같이, 제1 몸체(110)와 인접한 하측 돌기의 하부 폭 및 상부 폭은 상기 하측 돌기의 상측에 위치하는 상측 돌기의 하부 폭 및 상부 폭보다 각각 크게 형성될 수 있다. 이러한 구성에 따르면, 수형 결합부(120)는 전체적으로 이등변 삼각형의 형상을 유지한다.
그리고 이상의 실시예에서는 수형 결합부(120)의 외면 전체에 톱니형 돌기(122)가 형성되는 것을 예로 들어 설명하였지만, 톱니형 돌기(122)는 도 5에 도시한 바와 같이 수형 결합부(120)의 외면의 일부 영역, 예를 들어 상기 외면의 1/2에 해당하는 영역에만 형성될 수도 있다.
즉, 도 5에 도시한 바와 같이 톱니형 돌기(122)가 중심(CL1)을 기준으로 수형 결합부(120)의 상부 쪽 외면에만 형성될 수 있다.
하지만, 이와는 달리 톱니형 돌기(122)가 수형 결합부(120)의 하부 쪽 외면에만 형성될 수도 있다.
그리고 도시하지는 않았지만, 톱니형 돌기(122)는 수형 결합부(120)의 외면의 2/3에 해당하는 영역에만 형성되거나, 3/4에 해당하는 영역에만 형성될 수 있으며, 톱니형 돌기(122)의 형성 영역은 다양하게 변형할 수 있다.제2 프레임 부재(200)는 건물 외벽에 고정될 수 있으며, 제2 프레임 부재(200)의 고정 수단으로는 접착제(500) 또는 고정 나사가 사용될 수 있다.
본 실시예에서, 제2 프레임 부재(200)는 연성 재질의 제2 몸체(210)를 구비하며, 제2 몸체(210)에는 수형 결합부(120)가 결합되는 암형(female) 결합부(220)가 형성된다.
암형 결합부(220)는 수형 결합부(120)의 단면 형상과 동일 또는 유사한 형상의 내면을 갖는다.
즉, 도 5에 도시한 바와 같이, 암형 결합부(220)의 내면에는 돌기(122)와 결합하는 돌기 결합부(222)가 구비되며, 돌기 결합부(222)는 돌기(122)의 경사면(122a)과 대응하는 경사면(222a)과 돌기의 이탈 방지면(122b)과 대응하는 이탈 방지면(222b)을 포함한다.
구체적으로 설명하지는 않았지만, 수형 결합부(120)가 도 3 내지 도 5에 도시한 구조를 갖는 경우, 암형 결합부(220)도 수형 결합부(120)에 대응하는 형상으로 형성될 수 있다.
이러한 구조의 제1 프레임 부재는 도 8에 도시한 바와 같이 스폿 타입(spot type)으로 형성될 수도 있고, 도 9에 도시한 바와 같이 바 타입(bar type)으로 형성될 수도 있다.
여기에서, 스폿 타입의 제1 프레임 부재(100)은 1개의 제1 몸체(110)에 1개의 수형 결합부(120)가 구비된 것을 말하고, 바 타입의 제1 프레임 부재(100')는 1개의 제1 몸체(110')에 적어도 2개의 수형 결합부(120')가 구비된 것을 말한다.
스폿 타입의 제1 프레임 부재(100) 또는 바 타입의 제1 프레임 부재(100')는 도 8 및 도 9에 도시한 바와 같이 태양전지 모듈(300)의 광 투과성 상부 기판(320)의 중심(CL2)을 기준으로 대칭하는 위치에 각각 고정될 수 있다.
도 8은 스폿 타입의 제1 프레임 부재(100)가 광 투과성 상부 기판(310)의 상부 표면에 4개 고정된 상태를 도시하고 있으며, 도 9는 바 타입의 제1 프레임 부재(100')가 상부 기판(310)의 상부 표면에 2개 고정된 상태를 도시하고 있다.
위에서 설명한 바와 같이, 제1 프레임 부재(100 또는 100')를 상부 기판(310)의 상부 표면에 고정하는 접착제(500)는 2,000 N/m 이상의 접착 강도를 갖는 이액형 실리콘으로 이루어질 수 있다.
따라서, 태양전지 모듈(300)의 무게를 대략 20㎏이라 할 때, 스폿 타입의 제1 프레임 부재(100)는 4개 이상, 그리고 바 타입의 제1 프레임 부재(100')는 2개 이상 사용하는 것이 바람직하다.
물론, 제1 프레임 부재(100 또는 100')의 개수와 고정 위치는 다양한 형태로 변형이 가능하다.
제2 프레임 부재(200)는 스폿 타입 또는 바 타입으로 형성될 수 있으며, 다양한 조합 방식에 따라 제1 프레임 부재(100)와 결합될 수 있다.
여기에서, 스폿 타입의 제2 프레임 부재(200)는 1개의 제2 몸체(210)에 1개의 암형 결합부(220)가 구비된 것을 말하고, 바 타입의 제2 프레임 부재(200)는 1개의 제2 몸체(210)에 적어도 2개의 암형 결합부(220)가 구비된 것을 말한다.
따라서, 도 8에 도시한 바와 같이 스폿 타입의 제1 프레임 부재(100)를 사용하는 경우, 제2 프레임 부재(200)는 스폿 타입의 것을 사용할 수도 있고, 바 타입의 것을 사용할 수도 있다.
그리고, 바 타입의 제2 프레임 부재(200)를 사용하는 경우에는 이 프레임 부재(200)가 건물 외벽에 가로 방향으로 설치될 수도 있고, 세로 방향으로 설치될 수도 있다.
이와 유사하게, 도 9에 도시한 바와 같이 바 타입의 제1 프레임 부재(100)를 사용하는 경우에도 스폿 타입 또는 바 타입의 제2 프레임 부재(200)를 사용할 수 있다.
그리고, 바 타입의 제2 프레임 부재(200)를 사용하는 경우에는 이 프레임 부재(200)가 건물 외벽에 가로 방향으로 설치될 수도 있고, 점선으로 도시한 바와 같이 세로 방향으로 설치될 수도 있다.
이와는 달리, 바 타입의 제1 프레임 부재(100')는 도 10에 도시한 바와 같이 상부 기판(320)의 상부 표면에 세로 방향으로 고정될 수 있으며, 이 경우에도 스폿 타입 또는 바 타입의 제2 프레임 부재(200)를 사용할 수 있다.
그리고 바 타입의 제2 프레임 부재(200)를 사용하는 경우에는 이 프레임 부재(200)가 건물 외벽에 세로 방향으로 설치될 수도 있고, 점선으로 도시한 바와 같이 가로 방향으로 설치될 수도 있다.
즉, 바 타입의 제1 프레임 부재(100)와 바 타입의 제2 프레임 부재(200)를 함께 사용하는 경우, 제2 프레임 부재(200)는 제1 프레임 부재(100)와 평행한 방향으로 설치하거나, 교차하는 방향으로 설치할 수 있다.
한편, 도 11에 도시한 바와 같이, 스폿 타입의 제1 프레임 부재(100)와 바 타입의 제1 프레임 부재(100')를 함께 사용하는 것도 가능하다.
이 경우, 2개의 바 타입의 제1 프레임 부재(100') 사이에 1개의 스폿 타입의 제1 프레임 부재(100)를 고정할 수 있다.
그리고 제2 프레임 부재(200)는 위에서 설명한 방법에 따라 다양한 방식으로 설치할 수 있다.
도 8 내지 도 11에 도시한 바와 같이 상부 기판(310)의 상부 표면에 제1 프레임 부재(100 또는 100')를 고정하고, 건물 외벽(400) 등의 설치 대상물에 제2 프레임 부재(200)를 고정한 후, 제1 프레임 부재(100)의 수형 결합부(120)와 제2 프레임 부재(200)의 암형 결합부(220)를 위치 정렬한 상태에서 태양전지 모듈(100)을 도 1에 도시한 화살표 방향을 따라 건물 외벽(400) 쪽으로 밀면 수형 결합부(120)가 암형 결합부(220)에 결합된다.
따라서, 작업자가 드라이버를 이용하여 나사를 결합하는 등의 설치 작업에 의해 태양전지 모듈을 설치하는 경우에 비해 태양전지 모듈의 설치 작업을 간단하게 실시할 수 있으며, 작업성이 향상된다.
또한, 태양전지 모듈의 전체 테두리 영역에 사각형의 프레임을 설치할 필요가 없고, 이에 따라 설치 대상물, 예컨대 건물 외벽에도 사각형의 프레임을 설치하기 위한 프레임을 설치할 필요가 없으므로, 프레임 비용을 줄일 수 있는 효과가 있다.
이하, 도 7을 참조하여 본 발명의 제2 실시예에 따른 프레임 시스템을 설명한다.
도 6은 본 발명의 제2 실시예에 따른 프레임 시스템에 의해 태양전지 모듈이 건물 외벽에 설치된 상태를 나타내는 단면도이다.
본 실시예의 프레임 시스템에 있어서, 제1 프레임 부재(100)는 전술한 실시예의 것과 동일한 구성을 가지므로, 이하에서는 제2 프레임 부재(200)에 대해서만 설명하며, 전술한 실시예와 동일한 구성요소에 대해서는 동일한 도면부호를 부여한다.
제2 프레임 부재(200)의 제2 몸체(210)는 금속 재질, 예컨대 알루미늄 합금으로 형성된다. 따라서, 제2 몸체(210)에 암형 결합부를 형성한 경우에는 암형 결합부의 돌기 결합부에 구비된 경사면이 변형되지 않음으로 인해 수형 결합부(110)를 암형 결합부에 결합하는 것이 어려울 수 있다.
따라서, 본 실시예의 제2 프레임 부재(200)는 연성 재질의 제3 몸체(230)를 더 포함한다.
암형 결합부(220)는 연성 재질의 제3 몸체(230)에 형성되며, 제3 몸체(230)는 제2 몸체(210)에 고정된다.
이러한 구조에 따르면, 암형 결합부(220)의 돌기 결합부(222)가 연성 재질로 이루어지므로, 수형 결합부(120)를 암형 결합부(220)에 결합하기 위해 도 1에 도시한 화살표 방향으로 태양전지 모듈(300)을 밀 때, 돌기 결합부(220)의 경사면(222a)이 돌기(120)의 경사면(122a)에 의해 변형된다.
따라서, 수형 결합부(110)를 암형 결합부(220)에 용이하게 결합할 수 있다.
한편, 도시하지는 않았지만, 제3 몸체를 사용하는 대신에 제2 몸체(210)에 절개부를 형성하여 수형 결합부(110)가 암형 결합부(220)에 결합될 때 제2 몸체(210)가 절개부에서 약간 벌어지도록 하는 방법에 따라 수형 결합부(100)를 암형 결합부(220)에 결합하는 구조도 가능하다.
이상에서 본 발명의 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.
100: 제1 프레임 부재 110: 제1 몸체
120: 수형(male type) 결합부 122: 톱니형 돌기
200: 제2 프레임 부재 210: 제2 몸체
220: 암형(female) 결합부 222: 돌기 결합부
300: 태양전지 모듈 310: 광 투과성 하부 기판
320: 광 투과성 전면 기판 330: 밀봉층
340: 박막 태양전지 500: 접착제

Claims (20)

  1. 태양전지 모듈을 설치 대상물에 고정하는 태양전지 모듈용 프레임 시스템으로서,
    상기 태양전지 모듈의 기판에 고정되는 제1 몸체 및 상기 제1 몸체로부터 돌출된 수형(male type) 결합부를 포함하는 제1 프레임 부재; 및
    상기 설치 대상물에 고정되는 제2 몸체 및 상기 수형 결합부와 결합하는 암형(female type) 결합부를 포함하는 제2 프레임 부재
    를 포함하고,
    상기 수형 결합부의 외면 중 적어도 일부에는 상부 폭이 하부 폭보다 좁게 형성된 경사면과 상기 경사면의 하부 쪽 단부에 위치하는 이탈 방지면을 포함하는 돌기가 위치하고, 상기 암형 결합부의 내면에는 상기 돌기와 결합하는 돌기 결합부가 위치하는 태양전지 모듈용 프레임 시스템.
  2. 제1항에서,
    상기 이탈 방지면은 상기 수형 결합부의 중심선에 대해 직각으로 형성되는 태양전지 모듈용 프레임 시스템.
  3. 제2항에서,
    상기 이탈 방지면과 상기 경사면 사이의 각도가 90°미만인 태양전지 모듈용 프레임 시스템.
  4. 제2항에서,
    상기 이탈 방지면과 상기 경사면 사이의 각도가 45°이하인 태양전지 모듈용 프레임 시스템.
  5. 제2항에서,
    상기 경사면과 상기 이탈 방지면이 연결되는 부분은 라운드 처리된 태양전지 모듈용 프레임 시스템.
  6. 제2항에서,
    상기 수형 결합부는 적어도 2개의 돌기를 포함하는 태양전지 모듈용 프레임 시스템.
  7. 제6항에서,
    상기 제1 몸체와 인접한 하측 돌기의 하부 폭 및 상부 폭은 상기 하측 돌기의 상측에 위치하는 상측 돌기의 하부 폭 및 상부 폭보다 각각 크게 형성되는 태양전지 모듈용 프레임 시스템.
  8. 제1항에서,
    상기 제1 프레임 부재는 금속 재질로 형성되는 태양전지 모듈용 프레임 시스템.
  9. 제8항에서,
    상기 금속 재질은 알루미늄 합금을 포함하는 태양전지 모듈용 프레임 시스템.
  10. 제8항에서,
    상기 태양전지 모듈은 광 투과성의 상부 기판 및 하부 기판을 포함하며, 상기 제1 프레임 부재는 접착제에 의해 상기 광 투과성의 상부 기판에 접착되는 태양전지 모듈용 프레임 시스템.
  11. 제10항에서,
    상기 태양전지 모듈은 상기 광 투과성 하부 기판의 상부에 위치하는 복수의 태양전지들 및 상기 태양전지들과 광 투과성 상부 기판의 사이에 위치하는 밀봉층을 더 포함하는 태양전지 모듈용 프레임 시스템.
  12. 제11항에서,
    상기 밀봉층은 폴리 비닐 부티랄(Poly vinyl Butyral, PVB) 또는 에틸 비닐 아세테이트(Ethyl Vinyl Acetate, EVA)를 포함하는 태양전지 모듈.
  13. 제10항에서,
    상기 접착제는 이액형 실리콘(two-part silicon)을 포함하는 태양전지 모듈용 프레임 시스템.
  14. 제13항에서,
    상기 이액형 실리콘은 2,000 N/m 이상의 접착 강도를 갖는 태양전지 모듈용 프레임 시스템.
  15. 제10항에서,
    상기 광 투과성의 상부 기판에는 적어도 2개의 상기 제1 프레임 부재가 고정되는 태양전지 모듈용 프레임 시스템.
  16. 제15항에서,
    적어도 2개의 상기 제1 프레임 부재는 상기 광 투과성의 상부 기판의 중심을 기준으로 대칭하는 위치에 각각 고정되는 태양전지 모듈용 프레임 시스템.
  17. 제1항 내지 제16항 중 어느 한 항에서,
    상기 제1 프레임 부재는 1개의 제1 몸체에 1개의 수형 결합부가 구비된 스폿(spot) 타입으로 형성되는 태양전지 모듈용 프레임 시스템.
  18. 제1항 내지 제16항 중 어느 한 항에서,
    상기 제1 프레임 부재는 1개의 제1 몸체에 적어도 2개의 수형 결합부가 구비된 바(bar) 타입으로 형성되는 태양전지 모듈용 프레임 시스템.
  19. 제1항 내지 제16항 중 어느 한 항에서,
    상기 제2 몸체는 금속 재질로 형성되는 태양전지 모듈용 프레임 시스템.
  20. 제19항에서,
    상기 제2 프레임 부재는 연성 재질의 제3 몸체를 더 포함하며, 상기 암형 결합부는 상기 제3 몸체에 형성되고, 상기 제3 몸체는 상기 제2 몸체와 결합된 태양전지 모듈용 프레임 시스템.
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