KR20150029801A - 인버터 일체형 고전압 bipv 태양전지 패널 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 인버터 일체형 태양전지 패널에 관한 것으로서, 5인치 또는 6인치 결정질 실리콘 태양전지를 2분할 또는 4분할 커팅한 다수의 태양전지셀이 직렬로 어레이되어 있고 사각형으로 형성된 태양전지 모듈과, 태양전지 모듈의 가장자리가 삽입되어 태양전지 모듈을 사각틀 형태로 지지하는 메인프레임과, 메인 프레임에 장착되어 태양전지 모듈에서 생성된 전력을 교류전력으로 변환하는 인버터모듈을 구비하고, 인버터 모듈은 태양전지 모듈에서 생성되는 전력을 출력할 수 있도록 된 출력단자가 메인 프레임에 형성된 단자홀을 통해 상방으로 돌출되게 형성되어 있고, 인버터 모듈은 태양전지 모듈의 출력단자가 접속되는 커넥터가 저부에 마련되어 태양전지 모듈의 출력단자와 커넥터가 결합된 상태에서 메인 프레임에 고정되게 설치되어 있다. 이러한 인버터 일체형 태양전지 패널에 의하면, 태양전지 모듈을 지지하는 메인 프레임에 인버터가 일체로 장착되어 있어 구조를 단순화시킬 수 있으면서도 조립성이 향상되고 대면적화 할 수 있는 장점을 제공한다.
Description
본 발명은 인버터 일체형 고전압 BIPV 태양전지 패널에 관한 것으로서, 상세하게는 태양전지 모듈에 인버터가 개별적으로 일체화되게 형성된 인버터 일체형 태양전지 패널에 관한 것이다.
최근 화석연료의 대량소비에 의한 온난화와 대기오염 등 지구 환경문제와 에너지 문제의 대안으로 태양에너지를 전기에너지로 변환하는 태양전지를 이용한 태양광 발전시설이 활용되고 있다.
이러한 태양광 발전시스템 중에서도 빌딩 일체형 태양광발전 즉, 비아이피브이(BIPV: Building Integrated Photovoltaics)는 태양전지모듈을 건축 자재화하여 건물에 적용함으로써 경제성은 물론 각종 부가가치를 높여 보다 효율적으로 태양광 발전을 보급 활성화 시킬 수 있는 방식이다.
이러한 빌딩 일체형 태양광발전은 별도의 부지확보 비용과 태양광 모듈을 지지하기 위한 구조물 건립 비용이 상대적으로 크게 요구되지 않는 장점을 갖는다.
종래 국내의 빌딩 일체형 태양광 발전 시스템은 건물의 옥상에 별도의 구조물을 설치하여 태양전지모듈을 적용한 평지붕형, 일반적인 주택의 경사지붕에 구조물을 설치하여 태양전지모듈을 적용한 경사지붕형 그리고 건물의 벽면에 부가적인 경사구조물을 설치하여 태양전지모듈을 적용한 차양형이 주를 이루고 있다.
한편, BIPV 태양광 모듈 구조 또는 제조방법은 국내 등록특허 제10-1169562호 등 다양하게 개시되어 있다.
그런데 종래의 태양광 모듈의 경우 건물에 설치시 태양전지 모듈에서 생성된 전력을 상용 교류전원으로 변환하기 위한 직류-교류 변환용 인버터를 별도로 구축하여야하기 때문에 창호 또는 그 밖의 채광영역에 태양전지 모듈을 적용하고자 하는 경우 태양전지 모듈과 인버터와의 배선구조가 복잡해지고 미관을 해칠 수 있어 범용화하는데 제약을 갖고 있으며 시스템 효율 감소가 초래된다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 개선하기 위하여 창안된 것으로서, 인버터가 일체로 장착되면서도 결합성이 향상되고 고전압을 생성할 수 있는 인버터 일체형 태양전지 패널을 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 정션박스와 인버터가 일체로 장착되면서 직류 고전압을 교류전력으로 생성할 수 있는 인버터 일체형 태양전지 패널을 제공하는 것이다.
상기의 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 인버터 일체형 태양전지 패널은 상호 직렬 연결된 다수의 태양전지셀이 어레이되어 있고 사각형으로 형성된 태양전지 모듈과; 상기 태양전지 모듈의 가장자리가 삽입되어 상기 태양전지 모듈을 사각틀 형태로 지지하는 메인프레임과; 상기 메인 프레임에 장착되어 상기 태양전지 모듈에서 생성된 직류 전력을 교류전력으로 변환하는 인버터모듈;을 구비하고, 상기 태양전지 모듈은 상기 태양전지 모듈에서 생성되는 전력을 출력할 수 있도록 된 출력단자가 상기 메인 프레임에 형성된 단자홀을 통해 상방으로 돌출되게 형성되어 있고, 상기 인버터 모듈은 상기 태양전지 모듈의 출력단자가 접속되는 커넥터가 저부에 마련되어 상기 태양전지 모듈의 출력단자와 상기 커넥터가 결합된 상태에서 상기 메인 프레임에 고정되게 설치되어 있다.
바람직하게는 상기 메인 프레임은 상기 태양전지 모듈의 네 개의 변 각각에 대응되게 결합되는 단위유니트과 상기 단위 유니트들 상호간을 결합하는 결합부재를 구비하고, 상기 단위 유니트는 상기 태양전지모듈의 가장자리가 삽입될 수 있게 일측이 개방된 수용홈을 형성하며 상기 태양전지 모듈의 변을 따라 연장되는 메인바디부분과; 상기 메인바디부분으로부터 상기 메인 바디부분보다 얇은 폭으로 상기 수용홈으로부터 멀어지는 방향으로 돌출되어 상기 메인 바디부분의 연장방향을 따라 연장된 지지용 돌출바부분;을 구비하고, 상기 돌출바부분과 상기 수용홈 사이영역에 상기 결합부재가 삽입되어 상호 결합할 수 있도록 된 결합홈이 형성되어 있다.
또한, 상기 태양전지 모듈은 투광이 가능한 저철분 강화유리, 저철분 비강화유리 또는 일반유리소재 중 어느 하나로 형성되어 상기 태양전지셀 하부에 마련된 제1유리기판과; 투광이 가능한 저철분 강화유리, 저철분 비강화유리 또는 일반유리소재 중 어느 하나로 형성되어 상기 태양전지셀 상부에 마련된 제2유리기판;을 구비하고, 상기 태양전지셀은 5 인치 또는 6인치 결정질 실리콘 태양전지를 2분할 또는 4분할로 커팅한 것을 적용하고, 상기 태양전지셀은 상기 제1 및 제2 유리기판 사이에 투광영역을 제공할 수 있도록 상기 제1 및 제2 유리기판 사이에 상호 이격되어 직렬상으로 전기적으로 접속되어 어레이되어 있고, 상기 제1 및 제2 유리기판의 두께는 3 내지 4mm이고, 상기 메인 프레임에 형성된 단자홀에는 상기 출력단자가 관통되게 돌출되면서 절연성을 유지할 수 있는 절연성 실리콘패드가 삽입되어 있다.
본 발명에 따른 인버터 일체형 태양전지 패널에 의하면, 태양전지 모듈을 지지하는 메인 프레임에 정션박스기능을 함께 하는 인버터가 일체로 장착되어 있어 구조를 단순화시킬 수 있으면서도 조립성이 향상되고, 패널 단위로 유지보수가 용이하며, 결정질 실리콘 태양전지를 분할되게 커팅한 태양전지셀을 직렬연결함으로써 고전압을 생성할 수 있는 장점을 제공한다.
도 1은 본 발명에 따른 인버터 일체형 태양전지 패널을 나타내 보인 사시도이고,
도 2는 도 1의 인버터 장착부분을 분리하여 도시한 분리사시도이고,
도 3은 도 1의 인버터 일체형 태양전지 패널이 지지틀에 장착된 상태를 나타내 보인 단면도이고,
도 4는 도 1의 인버터 일체형 태양전지 패널의 전기적 접속구조를 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 도 1의 인버터 장착부분을 분리하여 도시한 분리사시도이고,
도 3은 도 1의 인버터 일체형 태양전지 패널이 지지틀에 장착된 상태를 나타내 보인 단면도이고,
도 4는 도 1의 인버터 일체형 태양전지 패널의 전기적 접속구조를 설명하기 위한 도면이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 인버터 일체형 태양전지 패널을 더욱 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명에 따른 인버터 일체형 태양전지 패널을 나타내 보인 사시도이고, 도 2는 도 1의 인버터 장착부분을 분리하여 도시한 분리사시도이고, 도 3은 도 1의 인버터 일체형 태양전지 패널이 지지틀에 장착된 상태를 나타내 보인 단면도이고, 도 4는 도 1의 인버터 일체형 태양전지 패널의 전기적 접속구조를 설명하기 위한 도면이다.
도 1 내지 도 4를 참조하면, 본 발명에 따른 인버터 일체형 태양전지 패널(100)은 태양전지 모듈(110), 메인 프레임(150), 인버터 모듈(170)을 구비한다.
태양전지 모듈(110)은 상호 직렬 연결된 다수의 태양전지셀(115)이 어레이되어 있고 사각형으로 형성되어 있다.
태양전지셀(115)은 5인치 또는 6인치 크기로 생산되는 결정질 실리콘 태양전지를 2분할 또는 사분할 크기로 커팅한 것을 적용하는 것이 바람직하다.
결정질 실리콘 태양전지의 구조는 국내 공개특허 제10-2009-0001353호, 등록특허 제10-0850641호 등 다양하게 개시되어 있어 상세한 설명은 생략한다.
이 경우 5인치 또는 6인치 크기의 태양전지를 그대로 상호 직렬연결하는 것 보다 2분할 또는 사분할 크기로 커팅한 태양전지셀(115)들을 상호 직렬연결할 때 생성되는 전압이 더욱 증가되어 고전압을 생성할 수 있다.
태양전지 모듈(110)은 제1유리기판(111), 제1접착층(112), 태양전지셀(115), 제2접착층(117) 및 제2유리기판(118)이 수직상으로 적층된 구조로 되어 있다.
제1유리기판(111)은 투광이 가능한 저철분 강화유리, 저철분 비강화유리 또는 일반유리소재 중 어느 하나로 형성된다.
바람직하게는 제1유리기판(111) 및 제2유리기판(118)의 가로 및 세로 각각의 길이는 1.3미터(m) 내지 2미터가 되게 적용한다.
제1 및 제2접착층(112)(117)은 제1 및 제2유리기판(111)(118) 사이에 적용되어 태양전지셀(115)을 고정시키면서 수분침투를 방지하고, 절연성을 확보 할 수 있도록 적용되며 EVA(ethylene vinyl accetate), 폴리올레핀(PO;polyoefin)시트, PVB(poly vinyl butyral)이 적용될 수 있다.
제2유리기판(118)은 투광이 가능한 저철분 강화유리, 저철분 비강화유리 또는 일반유리소재 중 어느 하나로 형성되며, 태양전지셀(115) 상부에 마련되어 있다.
제1 및 제2 유리기판(111)(118)은 두께가 3 내지 4mm인 것을 적용한다.
여기서, 제1 및 제2 유리기판(111)(118)의 두께 및 소재는 제작 모듈의 크기에 따라 적절하게 적용하고 그에 따른 태양전지 모듈의 기계적 강도를 향상시켜 대면적화가 가능한 장점을 제공한다.
태양전지셀(115)은 제1 및 제2 유리기판(111)(118) 사이에 투광영역을 제공할 수 있도록 제1 및 제2 유리기판(111)(118) 사이에 상호 이격되어 직렬상으로 전기적으로 접속되어 어레이되어 있다.
바람직하게는 태양전지셀(115)은 5/6인치 결정질 실리콘 태양전지를 1/2 내지 1/4크기로 커팅한 것을 상호 직렬상으로 리본 솔더링에 의해 접속시켜 형성하고, 직렬접속된 태양전지셀(115)에서 생성된 직류전력을 출력하는 출력단자(121)는 도 2에 도시된 바와 같이 후술되는 메인 프레임(150)에 형성된 단자홀(161)을 통해 상부로 돌출될 수 있게 되어 있다.
태양전지셀(115)의 적용개수는 60 내지 300볼트의 직류를 생성할 수 있는 정도로 적용한다.
단자홀(161)에는 출력단자(121)가 관통되게 돌출되면서 메인 프레임(150)의 단자홀(161)과의 절연성을 유지할 수 있는 절연성 실리콘패드(163)가 삽입되어 있다.
메인 프레임(150)은 태양전지 모듈(110)의 가장자리가 삽입되어 태양전지 모듈(110)을 사각틀 형태로 지지한다.
메인 프레임(150)은 단위 유니트(151)들과, 결합부재(165)로 되어 있다.
단위 유니트(151)는 태양전지 모듈(110)의 네 개의 변 각각에 대응되게 결합되며 종단에 45도 각도로 모서리 처리된 부분에서 후술되는 결합부재(165)를 통해 상호 직각으로 결합된다.
단위유니트(151)는 메인 바디부분(153)과, 돌출바(155) 부분으로 구분할 수 있다.
메인 바디 부분(153)은 태양전지모듈(110)의 가장자리가 삽입될 수 있게 일측이 개방된 'ㄷ'자형 수용홈(153a)이 형성되어 있고, 태양전지 모듈(110)의 변을 따라 연장되는 길이를 갖는다.
메인 바디부분(153)의 수용홈(153a) 맞은 편에 마련된 돌출바부분(155)과 수용홈(153a) 사이에는 수용홈(153a)과 격벽(154)에 의해 구분되어 메인 바디부분(153)의 연장방향을 따라 사각형태로 형성된 결합홈(154)이 형성되어 있다.
돌출바부분(155)은 메인바디부분(153)으로부터 수용홈(153a)의 개방된 부분 맞은편 방향을 따라 메인 바디부분(153)보다 얇은 폭으로 수용홈(153a)으로부터 멀어지는 방향으로 돌출되어 메인 바디부분(153)의 길이방향을 따라 연장되게 형성되어 있다.
돌출바 부분(155)은 지지틀(200)에 삽입하여 지지하기 위한 용도이다.
여기서 지지틀(200)은 창틀, 건물의 펜스, 지붕재, 외벽 등 다양한 구조물이 적용될 수 있다.
이러한 단위 유니트(151)는 동일한 구조의 프로파일을 45도 각도로 절단하여 각 변에 대응되게 적용하면 되고 후술되는 인버터모듈(170)이 장착되는 부분만 앞서 설명된 단자홀(161)을 수용홈(153a)에 연통되게 가공하여 이용하면 된다.
결합부재(165)는 돌출바부분(155)과 수용홈(153a) 사이영역에 형성된 결합홈(158)을 통해 삽입되어 단위 유니트(151)들 상호간을 결합시킨다.
결합부재(165)는 'ㄱ'자 형태로 굴곡지게 형성된 것이 적용되었다.
인버터 모듈(170)은 메인 프레임(150)에 장착되어 태양전지 모듈(110)에서 생성된 직류 전력을 교류전력으로 변환한다.
인버터모듈(170)은 사각 함체형태로 형성된 하우징(171)과, 하우징(171)의 저면에 태양전지 모듈(110)에서 생성되는 전력을 출력할 수 있도록 된 출력단자(121)가 삽입에 의해 전기적 접속이 이루어지게 형성된 커넥터(175)가 저부에 상방으로 인입되게 마련되어 있다.
하우징(171)은 정션박스 기능을 한다.
하우징(171)의 외측에는 하우징(171)을 메인 프레임(150)에 밀착상태로 고정시키기 위한 결합리브(177)가 형성되어 있다.
따라서 인버터 모듈(170)은 태양전지 모듈(110)의 출력단자(121)에 저부에 마련된 커넥터(175)가 상호 접속되게 상부에서 메인 프레임(110) 방향으로 안착시킨 다음 결합리브(177)를 통해 메인 프레임(150)에 고정시키면 된다.
한편, 인버터모듈(170)과 메인프레임(150)의 밀착부분은 방수기능을 갖도록 실링재로 실링처리된다.
이상에서 설명된 정션박스 기능이 내장된 인버터 일체형 태양전지 패널(100)은 조립성이 향상되면서도 교류전력으로의 변환까지 패널(100) 단위로 일체로 처리될 수 있어 건축물에 적용시 인버터를 위한 설치 고려사항 및 정션박스의 배선구조를 배제할 수 있을 뿐만 아니라, 채광효율이 향상되면서도 대면적화 할 수 있는 장점과 5인치 또는 6인치 결정질 실리콘 태양전지를 2분할 또는 4분할 커팅한 태양전지셀을 직렬연결한 직류 고전압 생성구조를 적용함으로써 전체 시스템 효율이 향상되는 장점을 제공한다.
110: 태양전지 모듈 150: 메인 프레임
170: 인버터 모듈
170: 인버터 모듈
Claims (3)
- 상호 직렬 연결된 다수의 태양전지셀이 어레이되어 있고 사각형으로 형성된 태양전지 모듈과;
상기 태양전지 모듈의 가장자리가 삽입되어 상기 태양전지 모듈을 사각틀 형태로 지지하는 메인프레임과;
상기 메인 프레임에 장착되어 상기 태양전지 모듈에서 생성된 직류 전력을 교류전력으로 변환하는 인버터모듈;을 구비하고,
상기 태양전지 모듈은 상기 태양전지 모듈에서 생성되는 전력을 출력할 수 있도록 된 출력단자가 상기 메인 프레임에 형성된 단자홀을 통해 상방으로 돌출되게 형성되어 있고, 상기 인버터 모듈은 상기 태양전지 모듈의 출력단자가 접속되는 커넥터가 저부에 마련되어 상기 태양전지 모듈의 출력단자와 상기 커넥터가 결합된 상태에서 상기 메인 프레임에 고정되게 설치된 것을 특징으로 하는 인버터 일체형 태양전지 패널. - 제1항에 있어서, 상기 메인 프레임은
상기 태양전지 모듈의 네 개의 변 각각에 대응되게 결합되는 단위유니트과 상기 단위 유니트들 상호간을 결합하는 결합부재를 구비하고,
상기 단위 유니트는
상기 태양전지모듈의 가장자리가 삽입될 수 있게 일측이 개방된 수용홈을 형성하며 상기 태양전지 모듈의 변을 따라 연장되는 메인바디부분과;
상기 메인바디부분으로부터 상기 메인 바디부분보다 얇은 폭으로 상기 수용홈으로부터 멀어지는 방향으로 돌출되어 상기 메인 바디부분의 연장방향을 따라 연장된 지지용 돌출바부분;을 구비하고,
상기 돌출바부분과 상기 수용홈 사이영역에 상기 결합부재가 삽입되어 상호 결합할 수 있도록 된 결합홈이 형성된 것을 특징으로 하는 인버터 일체형 태양전지 패널. - 제2항에 있어서, 상기 태양전지 모듈은
투광이 가능한 저철분 강화유리, 저철분 비강화유리 또는 일반유리소재 중 어느 하나로 형성되어 상기 태양전지셀 하부에 마련된 제1유리기판과;
투광이 가능한 저철분 강화유리, 저철분 비강화유리 또는 일반유리소재 중 어느 하나로 형성되어 상기 태양전지셀 상부에 마련된 제2유리기판;을 구비하고,
상기 태양전지셀은 5 인치 또는 6인치 결정질 실리콘 태양전지를 2분할 또는 4분할로 커팅한 것을 적용하고,
상기 태양전지셀은 상기 제1 및 제2 유리기판 사이에 투광영역을 제공할 수 있도록 상기 제1 및 제2 유리기판 사이에 상호 이격되어 직렬상으로 전기적으로 접속되어 어레이되어 있고,
상기 제1 및 제2 유리기판의 두께는 3 내지 4mm이고,
상기 메인 프레임에 형성된 단자홀에는 상기 출력단자가 관통되게 돌출되면서 절연성을 유지할 수 있는 절연성 실리콘패드가 삽입된 것을 특징으로 하는 인버터 일체형 태양전지 패널.
Priority Applications (1)
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|---|---|---|---|
| KR1020130107918A KR101506705B1 (ko) | 2013-09-09 | 2013-09-09 | 인버터 일체형 고전압 bipv 태양전지 패널 |
Applications Claiming Priority (1)
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| KR1020130107918A KR101506705B1 (ko) | 2013-09-09 | 2013-09-09 | 인버터 일체형 고전압 bipv 태양전지 패널 |
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| KR101506705B1 KR101506705B1 (ko) | 2015-03-30 |
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ID=53024044
Family Applications (1)
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| KR1020130107918A KR101506705B1 (ko) | 2013-09-09 | 2013-09-09 | 인버터 일체형 고전압 bipv 태양전지 패널 |
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Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20190074754A (ko) | 2017-12-20 | 2019-06-28 | 서강대학교산학협력단 | 윈도우형 광발전 장치 |
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Family Cites Families (2)
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-
2013
- 2013-09-09 KR KR1020130107918A patent/KR101506705B1/ko active IP Right Grant
Cited By (2)
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| KR101506705B1 (ko) | 2015-03-30 |
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