KR20120111202A - 솔라 타일 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 태양전지 모듈을 포함하는 솔라 타일에 관한 것이다. 본 발명의 실시예에 따른 솔라 타일은 태양광을 수광하여 전기를 발생시키는 태양전지를 하나 이상 포함하는 태양전지 모듈; 상기 태양전지 모듈의 후면과 결합되며 단열 및 방수 기능을 가지는 타일 본체; 상기 본체의 후면에 수직 방향으로 장착된 벽면 체결용 브라켓; 상기 타일 본체의 상부에 형성되며, 다른 솔라 타일과 연결되는 커넥터; 및 상기 타일 본체의 하부에 형성되며, 또 다른 솔라 타일과 연결되는 커넥터 체결부를 포함한다. 외벽면에 솔라 타일을 장착함으로써 태양전지 모듈을 통해 전기를 생산함과 동시에, 솔라 타일간의 상호 물리적인 결합을 이용하여 시공을 간단히 할 수 있고, 한번의 시공으로 단열 및 방수 효과를 낼 수 있다.
Description
본 발명은 태양전지 모듈을 포함하는 솔라 타일에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 방수와 단열 기능이 강화된 솔라 타일에 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.
특히 태양 전지를 이용한 기술들이 다양한 분야에 걸쳐 개발되면서, 태양전지 모듈이 구비된 솔라 타일의 이용이 증가하고 있다. 솔라 타일은 태양 전지가 생산한 전력을 솔라 태양의 발광 전력으로 사용하여 발광 기능을 구비함으로써 원거리 식별성이나 심미적인 측면에 이바지할 수도 있다. 솔라 타일은 태양광을 이용한 전력을 내부에서 생산하므로 사용 기간이 길고, 유지 보수가 용이하다는 장점과 함께, 옥외에 항상 수광되는 태양광을 활용할 수 있다는 장점이 있어, 자동차 도로나 인도, 건물 외벽 등에 다양하게 사용되고 있다.
본 발명의 실시예를 통해, 설치가 용이하며 방수 및 단열 기능이 강화된 솔라 타일을 제공하고자 한다.
상술한 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 일 양태에 따르면, 태양광을 수광하여 전기를 발생시키는 태양전지를 하나 이상 포함하는 태양전지 모듈; 상기 태양전지 모듈의 후면과 결합되며 단열 및 방수 기능을 가지는 타일 본체; 상기 본체의 후면에 수직 방향으로 장착된 벽면 체결용 브라켓; 상기 타일 본체의 상부에 형성되며, 다른 솔라 타일과 연결되는 커넥터; 및 상기 타일 본체의 하부에 형성되며, 또 다른 솔라 타일과 연결되는 커넥터 체결부를 포함하는 솔라 타일이 제공된다.
여기서 상기 커넥터는 다른 상기 솔라 타일의 상기 타일 본체의 하부에 형성된 상기 커넥터 체결부와 결합되고, 상기 커넥터 체결부는 또 다른 상기 솔라 타일의 상기 타일 본체의 상부에 형성된 상기 커넥터와 결합된다.
또한 상기 타일 본체의 상부와 상기 커넥터는 다른 상기 솔라 타일의 상기 타일 본체의 하부 및 다른 상기 솔라 타일의 상기 커넥터 체결부와 표면이 상호 밀착되고, 상기 타일 본체의 하부와 상기 커넥터 체결부는 또 다른 상기 솔라 타일의 상기 타일 본체의 상부 및 또 다른 상기 솔라 타일의 상기 커넥터와 표면이 상호 밀착될 수 있다.
또는, 상기 커넥터는 상기 타일 본체와 케이블로 연결될 수 있다.
또한 상기 벽면 체결용 브라켓은 상기 솔라 타일이 장착되는 벽면에 설치된 벽면 브라켓에 안착되어 고정되는 것을 특징으로 한다.
또한 상기 본체 타일은 압축발포수지, 아크릴수지, 불소수지, 우레탄 중 하나 이상을 포함하는 소재로 형성될 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 외벽면에 솔라 타일을 장착함으로써 태양전지 모듈을 통해 전기를 생산할 수 있다. 특히 건물의 외벽면에 설치하는 경우 건물 내에서 사용하는 전력의 일부를 솔라 타일로부터 얻을 수 있다. 또한 태양전지 모듈이 내장된 솔라 브릭을 벽면에 시공함에 있어서, 한 번의 시공으로 외벽이 방수 및 단열 기능을 가지도록 할 수 있다.
타일 본체로부터 돌출된 커넥터가 오목하게 형성된 체결부에 결합되는 솔라 타일간의 물리적인 결합을 이용하여 시공을 용이하게 할 수 있으며, 소정의 소재를 타일 본체에 사용함으로써 수분의 침투를 방지하고 단열 기능을 강화할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 솔라 타일에 사용될 수 있는 태양전지 모듈의 분해 사시도.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 솔라 타일의 전면도.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 솔라 타일의 후면도.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 솔라 타일의 투명 사시도.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 솔라 타일의 단면 및 벽면에 솔라 타일이 시공되는 모습을 예시한 도면.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 솔라 타일의 단면도.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 솔라 타일의 사시도.
도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 솔라 타일의 단면 및 벽면에 솔라 타일이 시공되는 모습을 예시한 도면.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 솔라 타일의 전면도.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 솔라 타일의 후면도.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 솔라 타일의 투명 사시도.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 솔라 타일의 단면 및 벽면에 솔라 타일이 시공되는 모습을 예시한 도면.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 솔라 타일의 단면도.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 솔라 타일의 사시도.
도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 솔라 타일의 단면 및 벽면에 솔라 타일이 시공되는 모습을 예시한 도면.
이하에서 본 발명의 실시예들을 도면을 참조하여 설명하도록 한다.
도면에서 명확한 표현 및 설명과 이해의 편의를 위하여 태양전지 모듈의 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 참조번호를 사용하여 설명하기로 한다.
이하에서는 도면을 참조하여 본 발명을 보다 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 솔라 타일에 사용될 수 있는 태양전지 모듈에 대한 분해 사시도이다.
도 1을 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 밀봉재(131)과 제2 밀봉재(132), 태양전지(150)의 수광면을 보호하는 전면 유리(110) 및 태양전지(150)의 이면을 보호하는 백시트(120)를 공통적으로 포함한다.
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 밀봉재(132)가 백시트(120)와 동일한 크기로 부착되어 형성될 수 있고, 제2 밀봉재(132) 상에는 복수의 태양전지(150)가 수 개의 열을 이루도록 서로 이웃하여 위치할 수 있다.
제1 밀봉재(131)는 태양전지(150) 의 전면, 즉 수광면 상에 위치하여 제2 밀봉재(132)와 라미네이션(Lamination)에 의해 접합할 수 있다.
여기에서, 제1 밀봉재(131)와 제2 밀봉재(132)는 태양전지의 각 요소들이 화학적으로 결합할 수 있도록 한다. 이러한 제1 밀봉재(131)와 제2 밀봉재(132)는 투명성, 완충성, 탄성, 인장강도 등이 우수한 에틸렌 비닐 아세트산 수지계의 밀봉 필름으로 만들어질 수 있다.
한편, 전면 유리(110)는 태양광을 투과하도록 제1 밀봉재(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 밀봉재(131)는 태양전지(150)의 수광면에 위치하고, 제 2 밀봉재(132)는 태양전지(150)의 후면에 위치할 수 있으며, 제1 밀봉재(131)와 제2 밀봉재(132)는 라미네이션에 의해 접착하여, 태양전지(150)에 악영향을 미칠 수 있는 수분이나 산소를 차단할 수 있다.
앞서 설명한 바와 같이, 제1 밀봉재(131)와 제2 밀봉재(132)는 태양전지의 각 요소들이 화학적으로 결합할 수 있도록 하는데, 이러한 제1 밀봉재(131)와 제2 밀봉재(132)로는 에틸렌초산비닐 공중합체 수지(EVA), 폴리비닐부티랄, 에틸렌초산비닐 부분 산화물, 규소 수지, 에스테르계 수지, 올레핀계 수지 등이 사용될 수 있다.
백시트(120)는 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. 이 밖에도 백시트(120)는 PET/ Al/ PET 또는 PVF/ Al/ PVF 형성될 수 있으며, 그 밖에 PET, PEN, PVB, PVF, PNNL 및 금속재질 등의 다양한 조합으로 형성될 수 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 솔라 타일의 전면도이고, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 솔라 타일의 후면도이며, 도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 솔라 타일의 입체 사시도이다.
도 2를 참조하면, 솔라 타일은 태양전지 모듈(101)과 타일 본체(210)가 겹쳐있는 형태를 가지는데, 솔라 타일의 전면에는 태양전지 모듈(101)이, 후면에는 타일 본체(210)가 위치한다. 태양전지 모듈(101)은 도 1을 참조하여 설명한 바와 같이 2 이상의 태양전지(150) 또는 태양전지 어레이를 포함한다.
그리고 솔라 타일의 타일 본체(210)는 솔라 타일이 다른 솔라 타일 및 벽면과 부착될 수 있도록 체결부와 브라켓을 제공한다. 그리고 벽면에 솔라 타일을 시공하였을 경우, 단열 및 방수 기능을 가지는 소재로 형성된다. 예컨대 타일 본체(210)는 압축발포수지, 아크릴 수지, 불소 수지, 우레탄 등의 소재로 이루어질 수 있다.
도 3에 도시된 본 발명의 일 실시예에 따른 솔라 타일의 후면도를 참조하면, 타일 본체(210)의 후면에는 벽면 체결용 브라켓(220)이 구비되어 있다. 벽면 체결용 브라켓(220)은 수직 방향의 벽면에 솔라 타일을 시공하였을 경우 벽면에 형성된 돌기나 또 다른 브라켓에 걸쳐짐으로써 솔라 타일이 벽면에 고정될 수 있게 한다. 따라서 벽면 체결용 브라켓(220)은 수평 방향으로 돌출된 형태를 가진다. 또한, 안정적인 고정을 위해 벽면 체결용 브라켓(220)은 벽면에 형성된 돌기나 또 다른 브라켓과 동일한 길이를 가질 수 있다.
또한 타일 본체(210)의 상부에는 커넥터(230)가 마련된다. 그리고 타일 본체(210)의 하부에는 커넥터 체결부(240)가 마련된다. 커넥터(230)는 벽면 상에서 해당 솔라 타일의 위에 장착되는 다른 솔라 타일과의 결합을 위해 사용된다.
즉, 커넥터(230)는 다른 솔라 타일의 커넥터 체결부(240)에 결합 또는 삽입됨으로써 두 개의 솔라 타일을 연결시킴과 동시에 고정되도록 한다. 마찬가지로, 커넥터 체결부(240)는 또 다른 솔라 타일의 커넥터(230)가 장착됨으로써 두 개의 솔라 타일을 연결시킴과 동시에 고정되도록 한다.
이와 같이 커넥터(230)와 커넥터 체결부(240)의 결합으로써 2 이상의 솔라 타일들이 연쇄적으로 고정된다. 특히, 커넥터(230)는 상부로 돌출된 형태를 가짐으로써, 빗물이 침투하여 고이는 현상을 방지할 수 있다. 커넥터(230)는 케이블을 통해 타일 본체(210)와 연결되거나, 또는 타일 본체(210)와 일체형으로 제작될 수 있다. 후자의 일체형 커넥터(235)는 도 6 내지 도 8에 도시되어 있다.
커넥터(230)는 원뿔형, 다각뿔형, 원통형 등의 다양한 형태를 가질 수 있으며, 커넥터 체결부(240)는 커넥터(230)와 동일한 형상의 오목부로 형성될 수 있다. 도 3 및 도 4에는 커넥터(230)와 커넥터 체결부(240)가 원뿔 형상으로 제작된 실시예를 도시한다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 솔라 타일의 단면 및 벽면에 솔라 타일이 시공되는 모습을 예시한 도면이다.
솔라 타일은 벽면 체결용 브라켓(220)과 벽면(310)에 형성된 벽면 브라켓(320)을 통해 벽면에 고정된다. 그리고 복수의 솔라 타일들은 커넥터(230)와 커넥터 체결부(240)를 통해 서로 연결된다. 벽면 체결용 브라켓(220)과 벽면 브라켓(320)은 동일한 길이를 가진다. 여기서 고정을 위해 접착제가 사용될 수 있다.
본 실시예의 경우와 같이, 커넥터(230)가 타일 본체(210)에 케이블을 통해 연결되는 구조에서는 커넥터(230)와 커넥터 체결부(240) 이외의 부분은 밀착되지 않으므로 타일 본체(210) 형성 시 상부 및 하부가 정확히 일치하는 모양을 가질 필요가 없어 제조 공정이 간소해질 수 있다는 장점이 있다. 케이블의 길이가 모자라지 않는 범위 내에서는 각 솔라 타일들의 간격에 유동적으로 적응 가능하며, 공정 상 발생한 오차에 민감하지 않다는 장점도 있다.
여기서는 벽면 브라켓(320)이 벽면(310)으로부터 돌출된 구조를 가지나, 벽면 브라켓(320) 대신 솔라 타일의 벽면 체결용 브라켓(220)과 동일한 형상의 오목부를 가지는 벽면에 솔라 타일이 시공되는 경우, 벽면(310)과 솔라 타일이 밀착될 수 있다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 솔라 타일의 단면도이며, 도 7은 도 6에 도시된 실시예에 따른 솔라 타일의 사시도이다. 그리고 도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 솔라 타일의 단면 및 벽면에 솔라 타일이 시공되는 모습을 예시한 도면이다.
도 6에 도시된 실시예에 따른 솔라 타일 역시 태양전지 모듈(101), 타일 본체(210), 벽면 체결용 브라켓(220)을 포함하며, 일체형 커넥터(235)와 일체형 커넥터 체결부(245), 를 구비한다. 여기서, 일체형 커넥터(235)는 케이블을 통해 타일 본체(210)와 연결되는 대신, 타일 본체(210)와 일체형으로 형성된다.
도 6에 도시된 바와 같이, 일체형 커넥터(235)는 타일 본체(210)의 상부에 형성된 소정의 오목부 가운데에 돌출된 형태를 가진다. 그리고 상기 오목부에 상응하는 형상으로 타일 본체(210)의 하부에 돌출부가 형성되는데, 상기 돌출부의 내부에 상기 일체형 커넥터(235)에 상응하는 형상의 홈이 형성되어, 상기 홈에 일체형 커넥터(235)가 결합된다. 일체형 커넥터(235)가 결합되는 상기 홈과 상기 소정의 돌출부가 일체형 커넥터 체결부(245)를 구성할 수 있다.
이 경우 해당 솔라 타일의 일체형 커넥터(235)와 다른 솔라 타일의 일체형 커넥터 체결부(245)가 결합됨은 물론, 해당 솔라 타일의 상부면과 다른 솔라 타일의 하부면이 밀착된다. 마찬가지로, 해당 솔라 타일의 일체형 커넥터 체결부(245)와 또 다른 솔라 타일의 일체형 커넥터(235)가 결합됨은 물론, 해당 솔라 타일의 하부면과 또 다른 솔라 타일의 상부면이 밀착될 수 있다.
수직 방향으로 배열되는 2 이상의 솔라 타일들은 일체형 커넥터(235) 및 일체형 커넥터 체결부(245)를 통하여 상호 연결 및 고정된다. 그리고 각각의 솔라 타일들은 타일 본체(210)의 후면에 수평 방향으로 돌출된 벽면 체결용 브라켓(220)과 벽면(310)에 형성된 벽면 브라켓(320)을 통하여 벽면(310)에 장착될 수 있다.
따라서 수직 방향으로 결합되는 복수의 솔라 타일들은 상호 밀착되어 습기나 냉기, 열기를 보다 효과적으로 차단할 수 있다. 또한 단열 및 방수 기능을 위해, 타일 본체(210)는 앞서 설명한 바와 같이 압축 발포 수지, 우레탄, 불소 수지, 아크릴 수지 등의 소재로 형성될 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.
101 : 태양전지 모듈 150 : 태양전지
210 : 타일 본체 220 : 벽면 체결용 브라켓
230 : 커넥터 235 : 일체형 커넥터
240 : 커넥터 체결부
210 : 타일 본체 220 : 벽면 체결용 브라켓
230 : 커넥터 235 : 일체형 커넥터
240 : 커넥터 체결부
Claims (6)
- 태양광을 수광하여 전기를 발생시키는 태양전지를 하나 이상 포함하는 태양전지 모듈;
상기 태양전지 모듈의 후면과 결합되며 단열 및 방수 기능을 가지는 타일 본체;
상기 본체의 후면에 수직 방향으로 장착된 벽면 체결용 브라켓;
상기 타일 본체의 상부에 형성되며, 다른 솔라 타일과 연결되는 커넥터; 및
상기 타일 본체의 하부에 형성되며, 또 다른 솔라 타일과 연결되는 커넥터 체결부를 포함하는 솔라 타일. - 제1항에 있어서,
상기 커넥터는 다른 상기 솔라 타일의 상기 타일 본체의 하부에 형성된 상기 커넥터 체결부와 결합되고, 상기 커넥터 체결부는 또 다른 상기 솔라 타일의 상기 타일 본체의 상부에 형성된 상기 커넥터와 결합되는 것을 특징으로 하는 솔라 타일. - 제1항에 있어서,
상기 타일 본체의 상부와 상기 커넥터는 다른 상기 솔라 타일의 상기 타일 본체의 하부 및 다른 상기 솔라 타일의 상기 커넥터 체결부와 표면이 상호 밀착되고, 상기 타일 본체의 하부와 상기 커넥터 체결부는 또 다른 상기 솔라 타일의 상기 타일 본체의 상부 및 또 다른 상기 솔라 타일의 상기 커넥터와 표면이 상호 밀착되는 것을 특징으로 하는 솔라 타일. - 제1항에 있어서,
상기 커넥터는 상기 타일 본체와 케이블로 연결되는 것을 특징으로 하는 솔라 타일. - 제1항에 있어서,
상기 벽면 체결용 브라켓은 상기 솔라 타일이 장착되는 벽면에 설치된 벽면 브라켓에 안착되어 고정되는 것을 특징으로 하는 솔라 타일. - 제1항에 있어서,
상기 본체 타일은 압축발포수지, 아크릴수지, 불소수지, 우레탄 중 하나 이상을 포함하는 소재로 형성된 것을 특징으로 하는 솔라 타일.
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