KR20150089874A - 태양광 발전장치 - Google Patents
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Abstract
실시예에 따른 태양광 발전장치는, 서로 연결되는 적어도 2개 이상의 태양전지 패널들; 및 상기 태양전지 패널들을 서로 연결하는 제 1 연결부를 포함한다.
Description
실시예는 태양광 발전장치에 관한 것이다.
최근 심각한 환경 오염 문제와 화석 에너지 고갈로 인해, 신재생에너지에 대한 필요성 및 관심이 고조되고 있다. 그 중에서도 태양전지는 공해가 적고, 자원이 무한하며 반 영구적인 수명을 가지고 있어 미래 에너지 문제를 해결할 수 있는 무공해 에너지 원으로 기대되고 있다.
태양전지는 p-n 접합 다이오드에 빛을 쪼이면 전자가 생성 되는 광기전력 효과(photovoltaic effect)를 이용하여 빛 에너지를 전기 에너지로 변환시키는 소자로 정의할 수 있다. 태양전지는 접합 다이오드로 사용되는 물질에 따라, 실리콘 태양전지, I-III-VI족 또는 III-V족 화합물로 대표되는 화합물 반도체 태양전지, 염료감응 태양전지, 유기물 태양전지로 나눌 수 있다.
I-III-VI족 Chalcopyrite계 화합물 반도체 중 하나인 CIGS(CuInGaSe) 태양전지는 광 흡수가 뛰어나고, 얇은 두께로도 높은 광전 변환효율을 얻을 수 있으며, 전기 광학적 안정성이 매우 우수하여 기존 실리콘 태양전지를 대체할 수 있는 태양전지로 부각되고 있다.
이러한 태양전지는 태양전지 패널에 보호층 및 상부기판을 형성하여 태양전지 모듈을 형성하고, 이러한 태양전지 모듈들을 서로 연결하여 태양광 발정장치를 형성할 수 있다.
이때, 상기 태양전지 모듈들을 서로 연결하기 위해서는 각각의 태양전지 모듈에서 버스바들을 정션박스에 연결하여 케이블을 인출한 후, 상기 케이블을 다른 태양전지 모듈의 케이블과 연결하여 연결하였다.
그러나, 각각의 태양전지 모듈에서 정션 박스 및 케이블을 설치해야 하므로, 공정시간이 많이 소요되고, 공정 비용이 상승하며, 공정이 용이하지 못한 문제점이 있엇다.
이에 따라, 상기와 같은 문제점을 해결할 수 있는 새로운 구조의 태양광 발전장치가 요구된다.
실시예는 설치가 용이하고, 공정 효율을 향상시킬 수 있는 새로운 구조의 태양광 발전장치를 제공하고자 한다.
실시예에 따른 태양광 발전장치는, 서로 연결되는 적어도 2개 이상의 태양전지 패널들; 및 상기 태양전지 패널들을 서로 연결하는 제 1 연결부를 포함한다.
실시예에 따른 태양광 발전장치는, 태양전지 모듈의 연결을 용이하게 할 수 있고, 공정비용의 절감 및 공정 효율을 향상시킬 수 있다.
즉, 실시예에 따른 태양광 발전장치는 하나의 연결부에 의해 복수 개의 태양전지 모듈들을 서로 연결할 수 있다.
종래에는, 하나의 태양전지 모듈에서 정션박스를 통해 버스바를 연결하고, 정션박스에 케이블을 연결하여 다른 태양전지 모듈의 케이블과 서로 연결하여 태양전지 모듈들을 서로 연결하였다.
이에 따라, 공정 시간이 많이 소요되고, 각각의 태양전지 모듈마다 정션박스 및 케이블 등을 설치해야 하므로 공정 비용이 증가하는 문제점이 있었다.
이를 해결하기 위해, 실시예에 따른 태양광 발전장치는, 태양전지 모듈들을 연결하는 하나의 연결부와 각각의 버스바들이 서로 연결되고, 연결부 내에서 버스바들을 서로 연결됨으로써, 정션박스를 통한 연결 공정이 요구되지 않으며, 케이블 또한 요구되지 않는다.
또한, 태양전지 모듈들을 고정시키는 고정부가 함께 배치됨으로써, 태양전지 모듈들의 결합력을 향상시킬 수 있다.
이에 따라, 실시예에 따른 태양광 발전장치는 제조공정의 용이성을 도모하고, 공정 효율을 향상시킬 수 있으며, 향상된 신뢰성을 가질 수 있다.
도 1은 실시예에 따른 태양광 발전장치의 평면도를 도시한 도면이다.
도 2는 실시예에 따른 태양전지 모듈의 일례를 도시한 사시도를 도시한 도면이다.
도 3 및 도 4는 실시예에 따른 태양전지 모듈에 적용되는 태양전지 패널의 평면도 및 단면도를 도시한 도면이다.
도 5는 도 1의 A 부분의 단면도를 도시한 도면이다.
도 6은 도 1의 B 부분의 단면도를 도시한 도면이다.
도 2는 실시예에 따른 태양전지 모듈의 일례를 도시한 사시도를 도시한 도면이다.
도 3 및 도 4는 실시예에 따른 태양전지 모듈에 적용되는 태양전지 패널의 평면도 및 단면도를 도시한 도면이다.
도 5는 도 1의 A 부분의 단면도를 도시한 도면이다.
도 6은 도 1의 B 부분의 단면도를 도시한 도면이다.
실시예들의 설명에 있어서, 각 층(막), 영역, 패턴 또는 구조물들이 기판, 각 층(막), 영역, 패드 또는 패턴들의 “상/위(on)”에 또는 “하/아래(under)”에 형성된다는 기재는, 직접(directly) 또는 다른 층을 개재하여 형성되는 것을 모두 포함한다. 각 층의 상/위 또는 하/아래에 대한 기준은 도면을 기준으로 설명한다.
도면에서 각 층(막), 영역, 패턴 또는 구조물들의 두께나 크기는 설명의 명확성 및 편의를 위하여 변형될 수 있으므로, 실제 크기를 전적으로 반영하는 것은 아니다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세하게 설명하면 다음과 같다.
이하, 도 1 내지 도 6을 참조하여, 실시예에 따른 태양전지 모듈을 설명한다.
도 1 내지 도 6을 참조하면, 실시예에 따른 태양광 발전장치는 적어도 2개 이상의 태양전지 모듈들 및 상기 태양전지 모듈들을 서로 연결하는 제 1 연결부를 포함할 수 있다.
상기 태양전지 모듈들은 제 1 태양전지 모듈(100) 및 제 2 태양전지 모듈(200)을 포함할 수 있다.
상기 제 1 태양전지 모듈(100) 및 제 2 태양전지 모듈(200)은 태양전지 패널, 보호층 및 상부 기판을 포함할 수 있다.
일례로, 도 2에 도시되어 있듯이, 상기 제 1 태양전지 모듈(100) 및 제 2 태양전지 모듈(200)은 태양전지 패널(110), 상기 태양전지 패널(110) 상에 배치되는 보호층(120) 및 상기 보호층(120) 상에 배치되는 상부 기판(130)을 포함할 수 있다.
상기 태양전지 패널(110)은 지지기판(111) 및 태양전지(112)를 포함할 수 있다.
자세하게, 상기 지지기판(111)은 플레이트 형상을 가지며, 상기 태양전지들 및 더미 태양전지를 지지할 수 있다.
상기 지지기판(111)은 절연체일 수 있다. 상기 지지기판(111)은 유리 기판, 플라스틱 기판 또는 금속 기판일 수 있다. 더 자세하게, 상기 지지기판(111)은 소다 라임 글래스(soda lime glass) 기판일 수 있다. 이와는 다르게, 상기 지지기판(111)의 재질로 알루미나와 같은 세라믹 기판, 스테인레스 스틸, 유연성이 있는 고분자 등이 사용될 수 있다. 상기 지지기판(111)은 투명할 수 있다. 상기 지지 기판(111)은 리지드(rigid)하거나 플렉서블(flexible)할 수 있다.
상기 태양전지(112)는 후면 전극층, 광 흡수층, 버퍼층 및 전면 전극층을 포함할 수 있다.
도 3을 참조하면, 상기 후면 전극층(112a)은 상기 지지기판(111) 상에 배치될 수 있다. 상기 후면 전극층(112a)은 몰리브덴(Mo), 금(Au), 알루미늄(Al), 크롬(Cr), 텅스템(W) 및 구리(Cu) 중 어느 하나의 금속으로 형성될 수 있다. 이 가운데, 특히 몰리브덴은 다른 원소에 비해 상기 지지기판(111)과 열팽창 계수의 차이가 적기 때문에, 접착성이 우수하여 박리 현상이 발생하는 것을 방지할 수 있다.
상기 광 흡수층(112b)은 각각 상기 후면 전극층(112a) 상에 배치될 수 있다.
상기 광 흡수층(112b)은 Ⅰ-Ⅲ-Ⅵ족 계 화합물을 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 광 흡수층(112b)은 구리-인듐-갈륨-셀레나이드계(Cu(In,Ga)Se2;CIGS계) 결정 구조, 구리-인듐-셀레나이드계 또는 구리-갈륨-셀레나이드계 결정 구조를 가질 수 있다.
상기 버퍼층(112c)은 상기 광 흡수층(112b) 상에 배치될 수 있다.
상기 버퍼층(112c)은 황화카드뮴 또는 황화 아연 등을 스퍼터링 공정 또는 용액성장법(chemical bath depositon;CBD) 등에 의해서 증착하여 형성할 수 있다.
상기 전면 전극층(112d)은 상기 버퍼층(112c) 상에 배치될 수 있다.
상기 전면 전극층(112d)은 투명하며 도전층일 수 있다. 자세하게, 상기 전면 전극층(112d)은 산화물을 포함할 수 있다. 일례로, 상기 전면 전극층(112d)으로 사용되는 물질의 예로서는 알루미늄이 도핑된 징크 옥사이드(Al doped ZnC;AZO), 인듐 징크 옥사이드(indium zinc oxide;IZO) 또는 인듐 틴 옥사이드(indium tin oxide;ITO) 등을 들 수 있다.
상기 보호층(120)은 태양전지 패널(110)의 상부에 배치된 상태에서 라미네이션 공정에 의해 태양전지 패널(110)과 일체화되는 것으로, 습기 침투로 인한 부식을 방지하고 태양전지 패널(110)을 충격으로부터 보호할 수 있다. 이러한 보호층(120)은 에틸렌 비닐 아세테이트(EVA, ethylene vinyl acetate)와 같은 물질로 이루어질 수 있다.
상기 보호층(120) 위에 위치하는 상부 기판(130)은 투과율이 높고 파손 방지 기능이 우수한 강화 유리 등으로 이루어져 있다. 이때, 강화 유리는 철 성분 함량이 낮은 저(low) 철분 강화 유리(low iron tempered glass)일 수 있다.
상기 제 1 태양전지 모듈(100)과 상기 제 2 태양전지 모듈(200)은 제 1 연결부(510)에 의해 서로 연결될 수 있다. 자세하게, 상기 제 1 태양전지 모듈(100)과 상기 제 2 태양전지 모듈(200)은 상기 제 1 연결부(510)에 의해 서로 전기적으로 연결될 수 있다.
자세하게, 상기 제 1 태양전지 모듈(100)은 사각형 형상을 가질 수 있다. 이에 따라, 4개의 모서리 영역을 포함할 수 있으며, 상기 제 1 연결부(510)와 상기 제 1 태양전지 모듈(100)은 상기 제 1 태양전지 패널(100)의 제 1 모서리 영역들 중 적어도 하나의 제 1 모서리 영역에서 서로 연결될 수 있다.
또한, 상기 제 2 태양전지 모듈(200)은 사각형 형상을 가질 수 있다. 이에 따라, 4개의 모서리 영역을 포함할 수 있으며, 상기 제 1 연결부(510)와 상기 제 2 태양전지 모듈(200)은 상기 제 2 태양전지 패널(200)의 제 2 모서리 영역들 중 적어도 하나의 제 2 모서리 영역에서 서로 연결될 수 있다.
상기 제 1 태양전지 모듈(100) 및 상기 제 2 태양전지 모듈(200)은 버스바를 포함할 수 있다.
자세하게, 상기 제 1 태양전지 모듈(100)은 상기 제 1 태양전지 모듈(100)의 가장자리 영역에 배치되어 상기 제 1 모서리 영역 방향으로 연장되어 형성되는 제 1 버스바(610)를 포함할 수 있다.
또한, 상기 제 2 태양전지 모듈(200)은 상기 제 2 태양전지 모듈(200)의 가장자리 영역에 배치되어 상기 제 2 모서리 영역 방향으로 연장되어 형성되는 제 2 버스바(620)를 포함할 수 있다.
상기 제 1 버스바(610) 및 상기 제 2 버스바(620)는 상기 제 1 연결부(510)와 연결될 수 있다. 이때, 상기 제 1 버스바(610) 및 상기 제 2 버스바(620)의 일단을 노출시키기 위해 상기 상부 기판(130)의 일부분을 절단할 수 있다. 이에 따라, 상기 제 1 버스바(610)의 일단 및 상기 제 2 버스바(620)의 일단은 상기 제 1 연결부(510)와 연결될 수 있다.
도 5를 참조하면, 상기 제 1 버스바(610) 및 상기 제 2 버스바(620)는 상기 제 1 연결부(510)에 연결되고, 상기 연결부(510)에서는 다이오드(530)가 위치하여 상기 제 1 버스바(610)와 상기 제 2 버스바(620)를 서로 연결할 수 있다.
또한, 상기 제 1 태양전지 모듈(100)과 상기 제 2 태양전지 모듈(200)은 고정부(700)를 더 포함할 수 있다. 자세하게, 상기 고정부(700)는 상기 제 1 태양전지 모듈(100)과 상기 제 2 태양전지 모듈(200)을 고정시킬 수 있다.
상기 고정부(700)는 제 1 고정부(710) 및 제 2 고정부(720)를 포함할 수 있다. 자세하게, 상기 제 1 고정부(710)는 상기 제 1 연결부(510)의 상면에 배치될 수 있다. 또한, 상기 제 2 고정부(720)는 상기 제 1 연결부(510)의 하면에 배치될 수 있다. 즉, 상기 제 1 고정부(710) 및 상기 제 2 고정부(720)는 상기 제 1 태양전지 모듈(100) 및 상기 제 2 태양전지 모듈(200)과 상기 제 1 연결부(510)가 연결되는 부분을 감싸면서 배치될 수 있다.
상기 제 1 고정부(710) 상에는 홀(711)이 형성될 수 있다. 또한, 상기 제 2 고정부(720) 상에는 상기 홀(711)에 대응되는 위치에 형성되는 돌기부(721)가 형성될 수 있다. 또한, 상기 돌기부(721)는 상기 홀(711)에 삽입될 수 있다. 이에 따라, 상기 제 1 고정부(710) 및 상기 제 2 고정부(720)는 상기 제 1 태양전지 모듈(100), 상기 제 2 태양전지 모듈(200) 및 상기 제 1 연결부(510)를 각각 고정할 수 있다.
실시예에 따른 태양광 발전장치는 제 1 태양전지 모듈(100) 및 제 2 태양전지 모듈(200) 이외에도 상기 제 1 태양전지 모듈(100)과 연결되는 제 3 태양전지 모듈(300) 및 상기 제 2 태양전지 모듈(200)과 연결되는 제 4 태양전지 모듈(400)을 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 제 3 태양전지 모듈(300) 및 상기 제 4 태양전지 모듈(400)은 제 2 연결부(520)에 의해 연결될 수 있다.
상기 제 3 태양전지 모듈(300) 및 상기 제 4 태양전지 모듈(400)도 앞서 설명한 상기 제 1 태양전지 모듈(100) 및 상기 제 2 태양전지 모듈(200)의 연결 및 고정 방식과 동일하게 연결 및 고정될 수 있다.
즉, 상기 제 3 태양전지 모듈(300)과 상기 제 4 태양전지 모듈(400)은 버스바를 통해 제 2 연결부(520) 내에서 다이오드에 의해 서로 연결되고, 홀 및 돌기부를 포함하는 제 1 고정부(710) 및 제 2 고정부(720)에 의해 고정될 수 있다.
이때, 상기 고정부(700)에 의해 감싸지는 상기 제 1 연결부(510) 및 상기 제 2 연결부(520)는 일체로 형성될 수 있다. 즉, 하나의 연결부 내에서 상기 제 1 태양전지 모듈(100)과 상기 제 2 태양전지 모듈(200)이 연결되고, 상기 제 3 태양전지 모듈(300)과 상기 제 4 태양전지 모듈(400)이 연결될 수 있다.
실시예에 따른 태양광 발전장치는, 태양전지 모듈의 연결을 용이하게 할 수 있고, 공정비용의 절감 및 공정 효율을 향상시킬 수 있다.
즉, 실시예에 따른 태양광 발전장치는 하나의 연결부에 의해 복수 개의 태양전지 모듈들을 서로 연결할 수 있다.
종래에는, 하나의 태양전지 모듈에서 정션박스를 통해 버스바를 연결하고, 정션박스에 케이블을 연결하여 다른 태양전지 모듈의 케이블과 서로 연결하여 태양전지 모듈들을 서로 연결하였다.
이에 따라, 공정 시간이 많이 소요되고, 각각의 태양전지 모듈마다 정션박스 및 케이블 등을 설치해야 하므로 공정 비용이 증가하는 문제점이 있었다.
이를 해결하기 위해, 실시예에 따른 태양광 발전장치는, 태양전지 모듈들을 연결하는 하나의 연결부와 각각의 버스바들이 서로 연결되고, 연결부 내에서 버스바들을 서로 연결됨으로써, 정션박스를 통한 연결 공정이 요구되지 않으며, 케이블 또한 요구되지 않는다.
또한, 태양전지 모듈들을 고정시키는 고정부가 함께 배치됨으로써, 태양전지 모듈들의 결합력을 향상시킬 수 있다.
이에 따라, 실시예에 따른 태양광 발전장치는 제조공정의 용이성을 도모하고, 공정 효율을 향상시킬 수 있으며, 향상된 신뢰성을 가질 수 있다.
상술한 실시예에 설명된 특징, 구조, 효과 등은 본 발명의 적어도 하나의 실시예에 포함되며, 반드시 하나의 실시예에만 한정되는 것은 아니다. 나아가, 각 실시예에서 예시된 특징, 구조, 효과 등은 실시예들이 속하는 분야의 통상의 지식을 가지는 자에 의하여 다른 실시예들에 대해서도 조합 또는 변형되어 실시 가능하다. 따라서 이러한 조합과 변형에 관계된 내용들은 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
또한, 이상에서 실시예들을 중심으로 설명하였으나 이는 단지 예시일 뿐 본 발명을 한정하는 것이 아니며, 본 발명이 속하는 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 본 실시예의 본질적인 특성을 벗어나지 않는 범위에서 이상에 예시되지 않은 여러 가지의 변형과 응용이 가능함을 알 수 있을 것이다. 예를 들어, 실시예들에 구체적으로 나타난 각 구성 요소는 변형하여 실시할 수 있는 것이다. 그리고 이러한 변형과 응용에 관계된 차이점들은 첨부한 청구 범위에서 규정하는 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
Claims (9)
- 서로 연결되는 적어도 2개 이상의 태양전지 모듈들; 및
상기 태양전지 모듈들을 서로 연결하는 제 1 연결부를 포함하는 태양광 발전장치. - 제 1항에 있어서,
상기 태양전지 모듈들은,
제 1 태양전지 모듈 및 제 2 태양전지 모듈을 포함하고,
상기 제 1 연결부는,
상기 제 1 태양전지 모듈의 제 1 모서리 영역들 중 적어도 하나의 제 1 모서리 영역; 및
상기 제 2 태양전지 모듈의 제 2 모서리 영역들 중 적어도 하나의 제 2 모서리 영역과 연결되는 태양광 발전장치. - 제 1항에 있어서,
상기 제 1 태양전지 모듈의 가장자리 영역에 배치되어, 상기 제 1 모서리 영역 방향으로 연장되는 제 1 버스바; 및
상기 제 2 태양전지 모듈의 가장자리 영역에 배치되어, 상기 제 2 모서리 영역 방향으로 연장되는 제 2 버스바를 포함하고,
상기 제 1 버스바 및 상기 제 2 버스바는 상기 제 1 연결부와 연결되는 태양광 발전장치. - 제 2항에 있어서,
상기 제 1 태양전지 모듈과 상기 제 2 태양전지 패널모듈을 고정하는 고정부를 더 포함하고,
상기 고정부는,
상기 제 1 연결부의 상면에 배치되는 제 1 고정부; 및
상기 제 1 연결부의 하면에 배치되는 제 2 고정부를 포함하는 태양광 발전장치. - 제 4항에 있어서,
상기 제 1 고정부의 상에는 홀이 형성되고,
상기 제 2 고정부의 상에는 상기 홀에 대응되는 위치에 형성되는 돌기부가 형성되고,
상기 돌기부는 상기 홀에 삽입되는 태양광 발전장치. - 제 2항에 있어서,
상기 제 1 태양전지 모듈과 연결되는 제 3 태양전지 패널;
상기 제 2 태양전지 모듈과 연결되는 제 4 태양전지 패널; 및
상기 제 3 태양전지 모듈 및 상기 제 4 태양전지 모듈을 연결하는 제 2 연결부를 더 포함하는 태양광 발전장치. - 제 6항에 있어서,
상기 제 3 태양전지 모듈과 상기 제 3 태양전지 모듈을 고정하는 고정부를 더 포함하고,
상기 고정부는,
상기 제 2 연결부의 상면에 배치되는 제 1 고정부; 및
상기 제 2 연결부의 하면에 배치되는 제 2 고정부를 포함하는 태양광 발전장치. - 제 7항에 있어서,
상기 제 1 고정부의 상에는 홀이 형성되고,
상기 제 2 고정부의 상에는 상기 홀에 대응되는 위치에 형성되는 돌기부가 형성되고,
상기 돌기부는 상기 홀에 삽입되는 태양광 발전장치. - 제 9항에 있어서,
상기 제 1 연결부와 상기 제 2 연결부는 일체로 형성되는 태양광 발전장치.
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| KR1020140010943A KR20150089874A (ko) | 2014-01-28 | 2014-01-28 | 태양광 발전장치 |
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| KR (1) | KR20150089874A (ko) |
-
2014
- 2014-01-28 KR KR1020140010943A patent/KR20150089874A/ko not_active Application Discontinuation
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