KR20160001050A - 일체형 인버터 및 이를 포함하는 태양 전지 모듈 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 실시예에 따른 태양 전지 모듈은, 태양 전지 패널을 포함하는 태양 전지 모듈에 사용되는 일체형 인버터로서, 태양 전지 패널에 연결되는 단자, 그리고 상기 단자에 전기적으로 연결되는 직류-교류 인버터를 포함하는 인버터 부재를 포함하는 회로부; 및 상기 회로부를 수용하는 수용부를 포함한다. 상기 회로부와 상기 수용부가 슬라이딩 방식으로 결합된다.

Description

일체형 인버터 및 이를 포함하는 태양 전지 모듈{INTEGRATED INVERTER AND SOLAR CELL MODULE INCLUDING THE SAME}
본 발명은 일체형 인버터 및 이를 포함하는 태양 전지 모듈에 관한 것으로서, 좀더 상세하게는, 구조를 개선한 일체형 인버터 및 이를 포함하는 태양 전지 모듈에 관한 것이다.
최근 석유나 석탄과 같은 기존 에너지 자원의 고갈이 예상되면서 이들을 대체할 대체 에너지에 대한 관심이 높아지고 있다. 그 중에서도 태양 전지는 태양광 에너지를 전기 에너지로 변환시키는 차세대 전지로서 각광받고 있다.
태양 전지를 구비하는 태양 전지 패널은 정션 박스에 연결되고, 정션 박스는 정션 박스로부터 인출된 직류 출력 케이블을 통하여 직류-교류 인버터에 연결된다. 좀더 구체적으로는, 정션 박스로부터 인출된 (+) 단자의 출력 케이블과 (-) 단자의 출력 케이블에 의하여 전달된 직류 전압 또는 직류 전류가 직류-교류 인버터에 의하여 교류 전압 또는 교류 전류로 전환된다. 직류-교류 인버터에 의하여 생성된 교류 전압 또는 교류 전류는 다시 교류 출력 케이블에 의하여 다른 태양 전지 모듈과 연결되거나, 전력망, 전력 계통 등에 연결된다.
이때, 정션 박스와 직류-교류 인버터가 서로 별개로 제조되어 설치되어야 하므로(예를 들어, 별도의 케이스에 각기 따로 제조되어 각기 설치되어야 하므로), 태양 전지 모듈에 적용될 경우 설치 공간이 증가하고 설치 시간이 증가한다. 더욱이, 정션 박스과 직류-교류 인버터 사이에 직류 출력 케이블(즉, 두 개의 출력 케이블)를 위치시켜 이들을 연결하여야 하므로, 설치 공간 및 설치 시간이 추가로 요구된다. 특히, 출력 케이블은 그 부피, 무게 등이 커서 설치 시 큰 어려움이 있다. 이에 따라 정션 박스 및 직류-교류 인버터의 설치 공정의 생산성이 매우 낮다. 또한, 정션 박스와 직류-교류 인버터를 연결하는 두 개의 출력 케이블은 운송, 사용 과정 중에 흔들리거나 이로부터 이탈될 수 있고, 이에 따라 태양 전지 패널에 충돌하여 태양 전지 패널을 손상시키는 등의 다양한 문제를 발생시킬 수 있다.
본 발명은 구조를 단순화하고 결합 공정을 단순화할 수 있는 일체형 인버터 및 태양 전지 모듈을 제공하고자 한다.
본 발명의 실시예에 따른 태양 전지 모듈은, 태양 전지 패널을 포함하는 태양 전지 모듈에 사용되는 일체형 인버터로서, 태양 전지 패널에 연결되는 단자, 그리고 상기 단자에 전기적으로 연결되는 직류-교류 인버터를 포함하는 인버터 부재를 포함하는 회로부; 및 상기 회로부를 수용하는 수용부를 포함한다. 상기 회로부와 상기 수용부가 슬라이딩 방식으로 결합된다.
본 실시예에 따른 태양 전지 모듈의 일체형 인버터는 리본에 연결되는 단자 및/또는 우회 경로를 제공하는 바이패스 다이오드와, 직류 전류를 교류 전류로 전환하는 인버터 부재가 일체화 또는 통합되어 형성된다. 이들을 일체화하여 형성하는 것에 의하여 설치 공정을 단순화하고 구조를 간단하게 할 수 있다. 그리고 단자 및/또는 바이패스 다이오드와 인버터 부재를 회로 패턴으로 연결하는 것에 의하여 이들을 연결하기 위한 출력 케이블(즉, 직류 출력 케이블) 등을 사용하지 않아도 되고, 이에 의하여 구조를 단순화하고 출력 케이블에 의하여 발생할 수 있는 태양 전지 패널의 손상을 방지할 수 있다.
또한, 슬라이딩이라는 간단한 공정에 의하여 수용부의 개방 측면을 통하여 회로부(또는, 회로부가 고정된 고정부)를 수용부의 내부로 삽입하거나 수용부로부터 분리할 수 있다. 이에 의하여 회로부와 수용부를 간단한 공정에 의하여 고정할 수 있고, 회로부 등의 수리, 교체, 검사 등의 공정을 단순화할 수 있다. 따라서, 회로부 등에 고장이 발생하여도 수용부 등을 그대로 사용할 수 있어 수리 비용을 줄일 수 있다. 특히, 내구성 등을 향상하기 위하여 수용부를 금속으로 사용하는 경우에는 수리 비용을 크게 줄일 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 일체형 인버터를 포함하는 태양 전지 모듈을 도시한 전면 사시도이다.
도 2는 도 1의 태양 전지 모듈을 도시한 배면 사시도이다.
도 3은 도 1의 III-III 선을 따라 잘라서 본 단면도이다.
도 4는 도 2의 A 부분을 확대하여 도시한 분해 사시도이다.
도 5는 도 4의 V-V 선을 따라 잘라서 도시한 단면도이다.
도 6은 본 발명의 변형예에 따른 일체형 인버터의 부분 사시도이다.
도 7은 도 1에 도시한 태양 전지 모듈의 일체형 인버터에 적용될 수 있는 단자와 이에 연결되는 리본을 도시한 사시도이다.
도 8a 내지 도 8f는 도 1에 도시한 태양 전지 모듈의 조립 공정을 도시한 사시도이다.
이하에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세하게 설명한다. 그러나 본 발명이 이러한 실시예에 한정되는 것은 아니며 다양한 형태로 변형될 수 있음은 물론이다.
도면에서는 본 발명을 명확하고 간략하게 설명하기 위하여 설명과 관계 없는 부분의 도시를 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 극히 유사한 부분에 대해서는 동일한 도면 참조부호를 사용한다. 그리고 도면에서는 설명을 좀더 명확하게 하기 위하여 두께, 넓이 등을 확대 또는 축소하여 도시하였는바, 본 발명의 두께, 넓이 등은 도면에 도시된 바에 한정되지 않는다.
그리고 명세서 전체에서 어떠한 부분이 다른 부분을 "포함"한다고 할 때, 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 부분을 배제하는 것이 아니며 다른 부분을 더 포함할 수 있다. 또한, 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "위에" 있다고 할 때, 이는 다른 부분 "바로 위에" 있는 경우뿐 아니라 그 중간에 다른 부분이 위치하는 경우도 포함한다. 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "바로 위에" 있다고 할 때에는 중간에 다른 부분이 위치하지 않는 것을 의미한다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 태양 전지 모듈 및 태양광 발전 장치를 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 일체형 인버터를 포함하는 태양 전지 모듈을 도시한 전면 사시도이고, 도 2는 도 1의 태양 전지 모듈을 도시한 배면 사시도이다. 그리고 도 3은 도 1의 III-III 선을 따라 잘라서 본 단면도이다.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 실시예에 따른 태양 전지 모듈(100)은, 태양 전지(12)를 포함하는 태양 전지 패널(10)과, 태양 전지 패널(10)에 연결되는 일체형 인버터(30)를 포함한다. 이때, 일체형 인버터(30)는, 회로부(도 4의 참조부호 300, 이하 동일)와, 회로부(300)를 수용하는 수용부(도 4의 참조부호 491, 이하 동일)를 구비하고, 회로부(300)와 수용부(491)가 슬라이딩 방식으로 서로 결합된다. 그리고 태양 전지 모듈(100)은 태양 전지 패널(10)의 외곽부를 고정하는 프레임(20)을 포함할 수 있다. 태양 전지 패널(10)과 프레임(20) 사이에는 이들을 밀봉 및 접착하는 밀봉 부재(도시하지 않음)가 위치할 수 있다.
태양 전지 패널(10)은 적어도 하나의 태양 전지(12)를 포함한다. 그리고 태양 전지 패널(10)은, 태양 전지(12)를 감싸면서 밀봉하는 밀봉층(14)과, 밀봉층(14)의 일면 위에서 태양 전지(12)의 전면에 위치하는 전면 기판(16)과, 밀봉층(14)의 타면 위에서 태양 전지(12)의 후면에 위치하는 후면 기판(18)을 포함할 수 있다.
일 예로, 태양 전지(12), 반도체 기판(예를 들어, 단결정 반도체 기판, 좀더 구체적으로, 단결정 실리콘 웨이퍼)과, 반도체 기판에 또는 반도체 기판 위에 형성되며 서로 반대되는 도전형을 가지는 제1 및 제2 도전형 영역과, 이들에 각기 연결되는 제1 및 제2 전극을 포함할 수 있다. 여기서, 반도체 기판은 낮은 도핑 농도의 p형 또는 n형을 가질 수 있고, 제1 및 제2 도전형 영역 중 하나는 p형을 가질 수 있고 다른 하나는 n형을 가질 수 있다. 그리고 제1 또는 제2 도전형 영역은 반도체 기판의 일부에 도펀트를 도핑하여 형성되는 도핑 영역으로 이루어질 수도 있고, 반도체 기판 위에 별도로 형성되며 도펀트가 도핑된 반도체층으로 이루어질 수 있다. 그리고 태양 전지(12)가 복수로 구비되며, 태양 전지(12)의 제1 전극과 이에 이웃한 태양 전지(12)의 제2 전극은 리본(122) 등에 의하여 연결되어, 복수 개의 태양 전지(12)가 하나의 열을 이루는 태양 전지 스트링(string)을 형성할 수 있다. 태양 전지(12)의 구조 및 복수의 태양 전지(12)의 연결 구조 등은 알려진 다양한 구조가 적용될 수 있다.
이와 같이 본 실시예에서는 태양 전지(12)로 실리콘 단결정 반도체 태양 전지를 사용하는 것을 예시하였다. 이와 같이 결정성이 높아 결함이 적은 단결정 반도체로 구성되는 반도체 기판을 기반으로 하는 실리콘 단결정 반도체 태양 전지는 우수한 전기적 특성을 가질 수 있다. 그러나 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며, 박막 태양 전지, 염료 감응 태양 전지, 탠덤형 태양 전지, 화합물 반도체 태양 전지 등 다양한 구조의 태양 전지를 태양 전지(12)로 사용할 수 있다. 그리고 복수 개의 태양 전지(12)를 구비하는 것을 예시하였으나, 하나의 태양 전지(12)만을 구비하는 것도 가능하다.
밀봉층(14)은, 태양 전지(12)와 전면 기판(16) 사이에 위치하는 제1 밀봉층(14a)과, 태양 전지(12)와 후면 기판(18) 사이에 위치하며 제1 밀봉층(14b)과 접합되는 제2 밀봉층(14b)을 포함할 수 있다. 밀봉층(14)은 태양 전지(12)를 감싸면서 밀봉하여, 태양 전지(12)에 악영향을 미칠 수 있는 수분이나 산소를 차단한다. 그리고 태양 전지 모듈(100)을 구성하는 부분(즉, 전면 기판(16), 태양 전지(12), 및 후면 기판(18))들을 화학적으로 결합한다. 후면 기판(18), 제2 밀봉층(14b), 태양 전지(12) 또는 태양 전지 스트링, 제1 밀봉층(14a) 및 전면 기판(16)을 차례로 적층한 후에 이들을 열 및/또는 압력을 가하여 접합하는 라미네이션 공정 등을 수행하여 이들을 일체화할 수 있다.
제1 밀봉층(14a)과 제2 밀봉층(14b)은 에틸렌초산비닐 공중합체 수지(EVA), 폴리비닐부티랄, 규소 수지, 에스테르계 수지, 올레핀계 수지 등이 사용될 수 있다. 이때, 제1 밀봉층(14a)과 제2 밀봉층(14b)은 서로 같은 물질로 이루어질 수도 있고, 서로 다른 물질로 이루어질 수 도 있다. 그러나 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다. 따라서, 제1 및 제2 밀봉층(14a, 14b)은 그 외 다양한 물질을 이용할 수 있으며 이들을 라미네이션 이외의 다른 방법에 의하여 형성될 수 있다.
전면 기판(16)은 제1 밀봉층(14a) 상에 위치하여 태양 전지 패널(10)의 전면을 구성한다. 전면 기판(16)은 외부의 충격 등으로부터 태양 전지(12)를 보호할 수 있는 강도와 태양광 등의 광을 투과할 수 있는 광 투과성을 가지는 물질로 구성될 수 있다. 일 예로, 전면 기판(16)은 유리 기판 등으로 구성될 수 있다. 이때, 강도를 향상할 수 있도록 전면 기판(16)이 강화 유리 기판으로 구성될 수도 있고, 그 외의 다양한 특성을 향상할 수 있는 다양한 물질을 추가적으로 포함하는 등과 같이 다양한 변형이 가능하다. 또는, 전면 기판(16)이 수지 등으로 구성되는 시트 또는 필름일 수도 있다. 즉, 본 발명이 전면 기판(16)의 물질에 한정되는 것은 아니며, 전면 기판(16)이 다양한 물질로 구성될 수 있다.
후면 기판(18)은 제2 밀봉층(14b) 상에 위치하여 태양 전지(12)의 후면에서 태양 전지(12)를 보호하는 층으로서, 방수, 절연 및 자외선 차단 기능을 할 수 있다.
후면 기판(18)은 외부의 충격 등으로부터 태양 전지(12)를 보호할 수 있는 강도를 가질 수 있으며, 원하는 태양 전지 패널(10)의 구조에 따라 광을 투과하거나 반사하는 특성을 가질 수 있다. 일 예로, 후면 기판(18)을 통하여 광이 입사되도록 하는 구조에서는 후면 기판(18)이 투광성 물질을 가질 수 있고, 후면 기판(18)을 통하여 광이 반사되도록 하는 구조에서는 후면 기판(18)이 비투광성 물질 또는 반사 물질 등으로 구성될 수 있다. 일 예로, 후면 기판(18)는 유리와 같은 기판 형태로 구성될 수도 있고, 필름 또는 시트 등의 형태로 구성될 수 있다. 예를 들어, 후면 기판(18)이 TPT(Tedlar/PET/Tedlar) 타입이거나, 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET)의 적어도 일면에 형성된 폴리불화비닐리덴(poly vinylidene fluoride, PVDF) 수지 등으로 구성될 수 있다. 폴리불화비닐리덴은 (CH2CF2)n의 구조를 지닌 고분자로서, 더블(Double)불소분자 구조를 가지기 때문에, 기계적 성질, 내후성, 내자외선성이 우수하다. 본 발명이 후면 기판(18)의 물질 등에 한정되는 것은 아니다.
상술한 바와 같이 복수의 층으로 구성된 태양 전지 패널(10)을 안정적으로 고정하기 위하여 태양 전지 패널(10)의 외곽부가 고정되는 프레임(20)이 위치할 수 있다. 도면에서는 태양 전지 패널(10)의 외곽부 전체가 프레임(20)에 고정되는 것으로 도시되어 있으나 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다. 따라서, 프레임(20)이 태양 전지 패널(10)의 일부 가장자리만을 고정하는 등 다양한 변형이 가능하다.
본 실시예에서 프레임(20)은, 태양 전지 패널(10)의 적어도 일부가 삽입되는 패널 삽입부(22)와, 패널 삽입부(22)로부터 외부를 향해 연장되는 연장부(24)를 포함할 수 있다.
좀더 구체적으로 패널 삽입부(22)는, 태양 전지 패널(10)의 전면에 위치한 전면 부분(222), 태양 전지 패널(10)의 측면에 위치한 측면 부분(224), 태양 전지 패널(10)의 후면에 위치한 후면 부분(226)이 서로 연결되어, 이 내부에 태양 전지 패널(10)의 외곽부가 위치하도록 할 수 있다. 일례로, 패널 삽입부(22)는 두 번 절곡되어 내부에 태양 전지 패널(10)의 가장자리가 위치하도록 하는 "ㄷ"자 단면 형상 또는 "U"자 형상을 가질 수 있다. 그러나 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며 전면 부분(222), 측면 부분(224) 및 후면 부분(226) 중 어느 하나 또는 일부가 위치하지 않을 수도 있다. 그 외에도 다양한 변형이 가능하다.
패널 삽입부(22)로부터 후방으로 연장되는 연장부(24)는, 패널 삽입부(22)로부터 후방을 향해 연장되며 측면 부분(224)과 평행하게 형성되는(또는 측면 부분(224)과 동일 평면 상에 형성되는) 제1 부분(242)과, 제1 부분(242)으로부터 절곡 연장되어 태양 전지 패널(12)의 후면 또는 후면 부분(226)과 일정 간격을 두고 제2 부분(244)를 포함할 수 있다. 제2 부분(244)은 태양 전지 패널(12)의 후면 또는 후면 부분(226)과 평행하거나 이와 경사지게 형성될 수 있다. 이에 의하여 연장부(24)는 한 번 절곡 형성되어 후면 부분(226)과의 사이에 공간을 형성하는 "ㄴ"자 형상 또는 "L"자 단면 형상을 가질 수 있다.
이와 같은 연장부(24)는 프레임(20)의 강도를 증가시키고 가대, 지지체 또는 바닥면 등에 고정되는 부분과 연결되는 부분으로서, 연장부(24)에는 가대, 지지체, 또는 바닥면과의 체결을 위한 체결 부재(도시하지 않음)가 체결되는 홀(24a)이 형성될 수 있다. 이와 같이 태양 전지 패널(10)과 이격된 제2 부분(244)에 체결 부재 등을 체결하므로 체결 부재를 이용한 태양 전지 모듈(100)의 설치 시에 태양 전지 패널(10)이 손상되는 것을 방지할 수 있다.
체결 부재 등을 안정적으로 고정할 수 있도록 제2 부분(244)은 후면 부분(226)과 같거나 이보다 더 큰 면적을 가지도록(즉, 같거나 더 큰 폭을 가지도록) 형성될 수 있다. 그리고 체결 부재의 구조 등은 알려진 다양한 구조가 사용될 수 있다. 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며 연장부(24)가 그 외의 다양한 형상을 가질 수 있다.
이러한 프레임(20)은 다양한 방법으로 태양 전지 패널(10)에 고정될 수 있다. 일례로, 태양 전지 패널(10)의 외곽부를 이루는 부분을 탄성을 가지는 부분(일례로, 탄성을 가지는 테이프)으로 형성하여, 이 탄성을 가지는 부분을 이용하여 패널 삽입부(22) 내에 태양 전지 패널(10)을 삽입할 수 있다. 그러나 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며 프레임(20)를 구성하는 부분들을 태양 전지 패널(10)의 외곽부에서 조립하여 결합하는 등 다양한 변형이 가능하다.
그리고 본 실시예에서는 태양 전지 패널(10)의 태양 전지(12)에 연결되는 일체형 인버터(30)를 구비할 수 있다. 일 예로, 일체형 인버터(30)는 태양 전지 패널(10)의 후면에 위치할 수 있다.
본 실시예에 따른 일체형 인버터(30)는 종래의 정션 박스의 적어도 일부와 인버터의 적어도 일부를 일체화한 것으로서, 정션 박스 일체형 인버터, 바이패스 다이오드 일체형 인버터, 일체형 정션 박스, 인버터 일체형 정션 박스 등으로 명명될 수도 있다. 이러한 일체형 인버터(30)를 도 1 내지 도 3과 함께 도 4 내지 도 7을 참조하여 좀더 상세하게 설명한다.
도 4는 도 2의 A 부분을 확대하여 도시한 분해 사시도이고, 도 5는 도 4의 V-V 선을 따라 잘라서 도시한 단면도이다.
도 4 및 도 5를 참조하면, 본 실시예에 따른 일체형 인버터(30)는, 태양 전지(도 3의 참조부호 12, 이하 동일) 또는 태양 전지 패널(10)에 연결되는 단자(31)와 직류-교류 인버터(352)를 포함하는 인버터 부재(35)를 포함하는 회로부(300)를 포함한다. 그리고 회로부(300)는 단자(31)와 직류-교류 인버터(352) 사이에서 이들을 전기적으로 연결하는 바이패스 다이오드(33)와, 단자(31), 바이패스 다이오드(33) 및 인버터 부재(35)가 위치하는 회로 기판(37)을 더 포함할 수 있다.
이러한 회로부(300)는 수용부(491) 내부에 위치하게 되는데, 회로부(300)와 수용부(491)는 슬라이딩 방식에 의하여 결합된다. 좀더 구체적으로, 회로부(300)가 고정부(310)에 고정된 상태로 수용부(491) 내부로 슬라이딩되어 수용부(491)에 결합되다. 이와 같이 회로부(300)가 고정부(310)에 고정되어 슬라이딩 되면, 슬라이딩 시에 다양한 전자 부품이 장착 또는 실장된 회로부(300)에 발생할 수도 있는 충격 등을 최소화할 수 있고 회로부(300)의 고정 안정성을 향상할 수 있다. 그러나 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며 고정부(310)을 구비하지 않고 회로부(300)만이 수용부(491) 내부로 슬라이딩되는 등의 다양한 변형이 가능하다.
본 실시예에서 수용부(491)의 적어도 하나의 측면(태양 전지 패널(10)과 교차 또는 경사지는 면)이 개구되어 개방 측면(491a)을 구성하고, 수용부(491)의 개방 측면(491a)을 통하여 고정부(310) 및 이에 고정된 회로부(300)가 삽입되어 슬라이딩 된다. 이때, 고정부(310)는 수용부(491)의 개방 측면을 막도록 태양 전지 패널(10)과 교차 또는 경사지는 면으로 구성되는 커버링 부재(312)를 포함할 수 있다. 이에 의하여 수용부(491) 내부에 회로부(300)가 슬라이딩되어 삽입된 후에는 수용부(491)와 커버링 부재(312)가 회로부(300)를 전체적으로 둘러싸는 측면들을 구비하여 회로부(300)가 위치하는 내부 공간부를 가지는 하나의 하우징을 구성하게 된다. 따라서, 수용부(491)의 개방 측면(491a)을 막기 위한 별도의 구성을 조립, 장착, 고정하지 않아도 되므로, 일체형 인버터(30)의 구조 및 결합 공정을 단순화할 수 있다.
이러한 일체형 인버터(30)를 좀더 상세하게 설명한다.
본 실시예에서는 단자(31) 및/또는 바이패스 다이오드(33)와, 인버터 부재(35)가 일체화되어 형성된다.
여기서, 일체화되었다고 함은, 설치 공정 시 또는 설치 공정 후에 태양 전지 패널(10) 및/또는 프레임(20)에 고정될 때 하나의 부품, 물품, 물체 또는 부재로 인식되는 모든 상태를 포함할 수 있다. 예를 들어, 일체화되었다고 함은, 동일한 수용부 또는 케이스 내부에 함께 위치하여 동일한 케이스에 의하여 일체화되는 것을 의미할 수도 있고, 동일한 부재에 끼워지거나 부착되는 등에 의하여 고정되어 동일한 부재에 의하여 일체화되는 것을 의미할 수도 있고, 동일한 부재의 일부를 구성하도록 동일한 부재에 함께 형성된 것을 의미할 수도 있고, 동일한 부재에 의하여 함께 감싸지거나 고정되는 것을 의미할 수도 있다. 반대로, 별도의 출력 케이블 등에 의하여 연결된 것은 일체화되었다고 보기 힘들 수 있다. 이때, 단자(31), 바이패스 다이오드(33) 및 인버터 부재(35)는 서로 탈착 불가능하게 일체화될 수도 있고, 서로 탈착 가능하게 일체화되어 수리, 교체 시에 쉽게 탈착되도록 할 수도 있다.
본 실시예에 따른 일체형 인버터(30)는 단자(31), 바이패스 다이오드(33) 및 인버터 부재(35)가 회로 패턴(또는 회로, 배선)을 가지는 회로 기판(37) 상에 함께 형성된다. 이에 의하여 단자(31), 바이패스 다이오드(33) 및 인버터 부재(35)가 회로 기판(37)에 의하여 일체화된다고 볼 수 있다. 그리고, 회로 기판(37)을 덮거나 감싸면서 포팅 부재(372)가 위치할 수 있는데, 이에 따라 포팅 부재(372)에 의하여 바이패스 다이오드(33) 및 인버터 부재(35)가 일체화된다고 볼 수도 있다. 그리고, 또한, 단자(31), 바이패스 다이오드(33) 및 인버터 부재(35)가 형성된 회로 기판(37)은 하나의 고정부(310) 내에 위치할 수 잇는데, 이에 따라 단자(31), 바이패스 다이오드(33) 및 인버터 부재(35)는 동일한 고정부(310)에 의하여 일체화된다고 볼 수도 있다. 또한, 단자(31), 바이패스 다이오드(33) 및 인버터 부재(35)가 형성된 회로 기판(37)은 동일한 수용부(491) 내부에 위치할 수 있다. 이에 의하여 단자(31), 바이패스 다이오드(33) 및 인버터 부재(35)는 동일한 수용부(491)에 의하여 일체화된다고 볼 수도 있다.
본 실시예에서는 단자(31), 바이패스 다이오드(33) 및 인버터 부재(35)가 동일한 회로 기판(37), 동일한 포팅 부재(372), 동일한 고정부(310), 동일한 수용부(491)에 의하여 일체화된 것을 예시하였다. 좀더 상세하게는, 단자(31), 바이패스 다이오드(33) 및 인버터 부재(35)가 동일한 회로 기판(37) 상에 위치하고 있고, 포팅 부재(372)가 바이패스 다이오드(33), 인버터 부재(35) 및 회로 기판(37)을 덮으면서 형성되어, 단자(31), 인버터 부재(33), 회로 기판(37) 및 포팅 부재(372)가 일체화되어 회로부(300)를 구성한다. 이러한 회로부(300)는 고정부(310)에 고정되어 수용부(491) 내부에서 고정될 수 있다. 이에 의하여 단자(31), 바이패스 다이오드(33) 및 인버터 부재(35)가 좀더 견고하게 일체화될 수 있다. 그러나 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며, 이들을 일체화할 수 있는 다양한 방법 중에 적어도 하나만을 사용하여 간단한 구조로 이들을 일체화하는 것도 가능하다. 그리고 본 실시예에서는 단자(31), 바이패스 다이오드(33) 및 인버터 부재(35)를 함께 일체화하는 것을 예시하였으나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다. 따라서 바이패스 다이오드(33) 등을 구비하지 않아 단자(31)와 인버터 부재(36)만이 일체화되는 것도 가능하고, 바이패스 다이오드(33)와 인버터 부재(35)만이 일체화되는 것도 가능하며, 그 외의 다양한 변형이 가능하다.
수용부(491)는 회로부(300)가 위치하는 공간을 제공하고 태양 전지 패널(10)에 안정적으로 고정될 수 있는 다양한 구조 및 형상을 가질 수 있다. 이때, 수용부(491)는, 회로부(300) 및 고정부(310)가 수용되는 공간을 구비하면서, 적어도 하나의 개방 측면(491a)를 구비하여 회로부(300) 및 고정부(310)를 넣거나 빼는 것이 쉽게 이루어지도록 한다.
일 예로, 본 실시예에서는 수용부(491)는, 바닥면(4942)과 측면(4944)을 구비하여 내부 공간이 위치하는 내부 공간부(494)와, 내부 공간부(494)의 상단으로부터 바닥면(4942)과 평행 또는 경사지게 연장되는 접합 플랜지(496)를 포함할 수 있다. 이때, 측면(4944)에는 적어도 하나의 개방 측면(491a)이 위치하고, 개방 측면(491a)이 위치한 부분에서는 접합 플랜지(496) 또한 구비되지 않는다. 도면에서는 개방 측면(491a)이 하나 위치하는 것을 예시하였으나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다. 따라서 개방 측면(491a)이 두 개 이상 위치할 수도 있으며, 그 외의 다양한 변형이 가능하다. 그리고 도면에서는 개방 측면(491a)이 각 측면에 전체적으로 구비되는 것을 예시하였으나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다. 개방 측면(491a)은 회로부(300) 및 고정부(310)가 삽입될 수 있는 개구부면 족하므로, 각 측면(4944)에 부분적으로 형성될 수도 있다. 접합 플랜지(496) 또한 회로부(300) 및 고정부(310)의 삽입을 방해하지 않는다면, 개방 측면(491a)이 위치한 부분에서도 형성될 수 있다.
도면 및 설명에서는 수용부(491)에서 태양 전지 패널(10)에 대향하는 면(좀더 정확하게는, 내부 공간부(494)에서 태양 전지 패널(10)에 대향하는 면 또는 접합 플랜지(496)가 위치한 면)이 개구된다. 즉, 수용부(491)에서 바닥면(4942)에 평행하고 태양 전지 패널(10)에 인접하는 면이 존재하지 않는다. 이와 같이 태양 전지 패널(10)에 대향하여 개구된 수용부(491)의 면이 태양 전지 패널(10)에 의하여 덮인다.
예를 들어, 바닥면(4942)이 사각형인 경우에는 사각형을 구성하는 네 개의 가장자리로부터 연장되는 측면(4944) 및 이로부터 연장되는 접합 플랜지(496)를 구비하여 직육면체에서 개방 측면(491a)과 태양 전지 패널(10)에 대향하는 면이 개구된다.
도면에서는 바닥면(4942)이 네 개의 직선을 가지면서 서로 인접한 두 개의 직선이 만나는 부분에서는 라운드진 모서리를 가지는 형상을 가질 수 있다. 예를 들어, 바닥면(4942)이 대략적인 사각형 형상을 가지되 사각형 형상의 4개의 모서리에 해당하는 부분이 라운드진 형상을 가질 수 있다. 측면(4944)는 바닥면(4942)의 일부 가장자리로부터 연속적으로 형성되며 바닥면(4942)과 교차하도록(예를 들어, 직교하도록) 연장될 수 있다. 이에 따라 측면(4944)은, 네 개보다 작은 직선의 가장자리에 대응하는 네 개 보다 작은 개수의 평면과, 서로 인접한 두 개의 평면 사이에서 각기 위치하는 라운드진 곡면을 포함하여 형성될 수 있다. 이에 의하면 내부 공간을 충분하게 확보할 수 있고, 뾰족한 모서리에 의하여 사용자가 다치는 것 등을 방지할 수 있다. 그러나 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며 바닥면(4942) 및 측면(4944)의 형상 등은 다양하게 변형될 수 있다.
접합 플랜지(496)는 측면(4944)로부터 절곡되어 연장되는 형상으로 형성될 수 있다. 접합 플랜지(496)는 제1 접합 부재(493)가 도포되는 영역을 제공하여 수용부(491)가 제1 접합 부재(493)에 의하여 태양 전지 패널(10) 쪽에 고정될 수 있도록 한다. 이때, 접합 플랜지(496)는 측면(4944)의 단부의 전체로부터 절곡되어 외부를 향하여 연장되어, 제1 접합 부재(493)에 의하여 태양 전지 패널(10)에 접합될 수 있도록 하는 부분을 제공한다. 접합 플랜지(496)는 바닥면(4942)과 평행한 편평한 면으로 구성되거나 및/또는 측면(4944)와 직교하는 편평한 면으로 구성될 수 있다. 그러면, 제1 접합 부재(493)가 접합 플랜지(496) 상에 안정적으로 도포될 수 있고, 태양 전지 패널(10)과 안정적으로 접합될 수 있다. 그러나 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다.
본 실시예에서 접합 플랜지(496)는 개방 측면(491a)을 제외한 측면(4944)의 단부로부터 전체적으로 연장될 수 있다. 여기서, 접합 플랜지(496)는 동일 평면 상에서 위치하도록 편평한 면으로 이루어지도록 형성될 수 있다. 그러면, 접합 플랜지(496)에 도포되는 제1 접합 부재(493)에 의하여 접합 플랜지(496)가 태양 전지 패널(10) 쪽에 안정적으로 접합될 수 있고, 이에 의하여 수용부(491)의 내부의 기밀성을 높게 유지할 수 있다. 이때, 접합 플랜지(496)의 폭을 전체적으로 균일하게 하여 제1 접합 부재(493)가 균일하게 도포되도록 하여 태양 전지 패널(10)와의 접합 안정성을 좀더 향상할 수 있다. 그러나 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며 접합 플랜지(496)의 폭 등은 다양하게 변화될 수 있다.
이러한 수용부(491)는 접합 플랜지(496)가 태양 전지 패널(10) 쪽에 인접한 상태로 태양 전지 패널(10)에 고정된다. 즉, 수용부(491)의 바닥면(4942)이 태양 전지 패널(10)과 멀리 위치하고 측면(4944)이 태양 전지 패널(10)을 향하여 연장되어 바닥면(4942)이 적어도 측면(4944)의 높이만큼 태양 전지 패널(10)과 이격될 수 있다. 이에 따라 수용부(491)의 바닥면(4942) 및 측면(4944)이 일체형 인버터(30)의 외부 형상 또는 외곽면을 구성하도록 위치하고, 태양 전지 패널(10)에 대향하는 수용부(491)의 면(즉, 접합 플랜지(496)가 위치한 면)이 태양 전지 패널(10)에 의하여 덮인 상태로 고정된다. 이에 따라, 접합 플랜지(496)가 태양 전지 패널(10) 쪽에 고정된 상태에서는, 내부 공간부(494) 내의 회로부(300) 및 고정부(310)가 수용부(491)와 태양 전지 패널(10) 사이에 안정적으로 고정된다.
이와 같이 수용부(491)에서 바닥면(4942)과 반대된 면이 형성되지 않고, 이 면을 태양 전지 패널(10)에 의하여 덮으면, 해당 면을 덮는 별도의 덮개부를 구비하지 않아도 된다. 이에 따라 일체형 인버터(30)의 구조를 단순화하고 덮개부에 해당하는 만큼 일체형 인버터(30)의 두께를 줄일 수 있고 이에 사용되는 재료의 양을 줄여 비용을 절감할 수 있다. 그러나 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며, 수용부(491)를 덮는 덮개부를 별도로 구비하는 것도 가능하다.
이러한 수용부(491)의 바닥면(4942)에는 단자(31)에 대응하는 부분에 형성된 개구부(494a)가 형성될 수 있다. 이러한 개구부(494a)는 커버부(494b)에 의하여 커버되거나 또는 덮일 수 있다. 개구부(494a)는 일체형 인버터(30) 또는 수용부(491)를 태양 전지 패널(10) 쪽에 고정한 상태에서 리본(122)을 쉽게 고정할 수 있도록 단자(31)가 위치한 부분을 외부로 노출할 수 있도록 형성된 것이며, 커버부(494b)는 리본(122)을 단자(31)에 고정한 후에 개구부(494a)를 막기 위하여 형성된 것이다.
개구부(494a)는 단자(31)가 형성된 부분을 전체적으로 노출할 수 있는 크기 및 형상을 가질 수 있고, 커버부(494b)는 개구부(494a)를 전체적으로 막을 수 있는 크기 및 형상을 가질 수 있다. 일 예로, 개구부(494a)는 수용부(491)의 면적(바닥면(4942)의 면적)보다 작은 크기를 가져 수용부(491)가 충분한 강도를 가질 수 있도록 하면서, 단자(31)가 위치한 부분을 전체적으로 노출할 수 있도록 단자(31)가 위치한 부분보다 큰 크기를 가질 수 있다. 그리고 커버부(494b)는 개구부(494a)보다 큰 크기를 가져 커버부(494b)의 가장자리가 개구부(494a) 주변의 바닥면(4942)에 중첩되어 이들과 쉽게 접합되도록 할 수 있다. 커버부(494b)는 개구부(494a)를 막을 수 있는 다양한 재질로 형성될 수 있고, 수용부(491)와 동일한 물질로 구성될 수도 있고 다른 물질로 구성될 수도 있다.
개구부(494a)와 커버부(494b)의 사이에 접착 부재(494c)가 위치하여 수용부(491)의 기밀 특성, 밀봉 특성, 방수 특성 등을 향상할 수 있다. 좀더 상세하게, 접착 부재(494c)는 평면으로 볼 때 수용부(491)의 개구부(494a)를 둘러싸면서 내부에 폐쇄된 공간(closed space)을 가지도록 형성될 수 있다. 이에 의하여 바닥면(4942) 상에 커버부(494b)를 안정적으로 위치시키면서 태양 전지 패널(10)과 수용부(491) 사이의 공간과 일체형 인버터(30)의 외부 공간을 효과적으로 구획 및 분리할 수 있다. 이에 의하여 개구부(494a)를 가지는 수용부(491)를 밀폐할 수 있다.
일 예로, 접착 부재(494c)는 평면으로 볼 때, 원형, 다각형 등과 같은 형상을 가질 수 있다. 도면에서는 개구부(494a)가 대략적인 사각형으로 형성되고, 접착 부재(494c)가 대략적인 사각형으로 형성되는 것을 예시하였다. 그러나 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며 접착 부재(494c)는 커버부(494b)를 막으면서 수용부(491) 내부와 외부 공간과의 연통을 막는 다양한 구조, 형상을 가질 수 있다.
본 실시예에서는 일체형 인버터(30)에 리본(122)과 단자(31)의 연결을 위한 개구부(494a)가 구비되므로 이와 같이 접착 부재(494c)를 형성하여 기밀 특성 등을 향상할 수 있다. 반면에, 종래의 인버터는 정션 박스에 연결될 뿐 태양 전지(12) 또는 리본(122)과의 연결에 사용되는 개구부를 구비하지 않는다.
접착 부재(494c)로는 우수한 접착 특성, 밀봉 특성 등을 가지는 다양한 물질을 사용할 수 있다. 일 예로, 접착 부재(494c)로 실런트 등을 사용할 수 있다. 그러나 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다. 따라서, 접착 부재(494c)가 수지, 금속 등으로 형성된 구조물로 구성되어 열 등에 의하여 바닥면(4942)와 커버부(494c)를 접착하는 등 다양한 변형이 가능하다. 또한, 접착 부재(494c)와 함께 별도의 구조(예를 들어, 나사 결합, 래치 구조, 패킹 구조) 등에 의하여 바닥면(4942)와 커버부(494c)를 좀더 견고하게 고정하는 것도 가능하다. 그 외의 다양한 변형이 가능하다.
상술한 수용부(491)는 외부 형상 또는 외곽면을 유지할 수 있고 내부에 위치한 다양한 부품, 물품, 부재 등을 보호할 수 있는 다양한 물질을 포함할 수 있다. 일 예로, 수용부(491)는 수지, 금속, 표면 처리된 금속(또는 코팅 처리된 금속) 등과 같은 다양한 물질로 구성될 수 있다. 수용부(491)를 수지로 형성하면 절연 특성을 향상하고 비용을 절감할 수 있다. 그리고 수용부(491)를 금속을 포함하면 구조적 안정성을 높이고 수용부(491)를 접지 등에 사용할 수 있다. 이때, 수용부(491)가 표면 처리된 금속(또는 코팅 처리된 금속)으로 이루어지면, 내부에는 전도성 물질층이 위치하고 외부에는 이를 감싸면서 절연 특성을 가지는 표면 처리층이 위치할 수 있다. 이에 따라 절연 물질을 구비하는 표면 처리층에 의하여 내부식성을 향상하고 외관을 향상할 수 있고, 내부에 위치하는 전도성 물질층을 접지 등에 응용할 수 있다.
일 예로, 수용부(491)는 양극 산화(anodizing) 처리된 금속(예를 들어, 양극 산화 처리된 알루미늄)으로 이루어질 수 있다. 그러면, 수용부(491)는 알루미늄을 포함하는 전도성 물질층과, 알루미늄 산화물을 포함하는 표면 처리층을 구비하게 된다. 그리고 표면 처리(일 예로, 양극 산화 처리) 시에 수용부(491)의 색상을 함께 조절하여 외관을 좀더 향상할 수 있다. 예를 들어, 수용부(491)가 검은색, 갈색, 은색 등의 색상을 가질 수 있도록 수용부(491)의 색상을 조절할 수 있다.
이때, 본 실시예에서 접합 플랜지(496)와 태양 전지 패널(10) 사이에 접합 부재(493)를 위치(일 예로, 이들에 접촉하도록 위치)하여 이들을 접합할 수 있다. 접합 부재(493)는 접합 플랜지(496)가 형성된 부분에 대응하도록 위치하여 접합 플랜지(492)와 실질적으로 동일 또는 유사한 형상을 가질 수 있다. 접합 부재(493)는 수용부(491)의 접합 플랜지(496)와 태양 전지 패널(10) 사이를 접합 및 밀봉하여, 외부로부터 불순물, 오염 물질 등이 유입되는 것을 방지하고 밀봉 특성 및 방수 특성을 향상할 수 있다. 접합 부재(493)를 접합 및/또는 밀봉 특성을 가지는 다양한 물질을 사용할 수 있는데, 일 예로, 실런트 등을 사용할 수 있다. 그러나 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다.
본 실시예에 따르면 회로부(300) 등의 수리, 교체 등이 필요한 경우에도 수용부(491)를 태양 전지 패널(10)에 장착한 상태에서 회로부(300) 등을 개방 측면(491a)을 통하여 삽입 또는 분리하면 된다. 따라서, 수용부(491)를 태양 전지 패널(10)에 탈착 불가능하게 설치하고 회로부(300) 등의 수리, 교체 등에도 수용부(491)를 분리하지 않아도 된다. 그러면, 수용부(491)를 분리 후 재장착 시 발생할 수 있는 불편을 방지할 수 있다.
그러나 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며, 필요에 따라 접합 부재(493)을 절단하여 수용부(491)를 태양 전지 패널(100)로부터 분리하는 것도 가능하다. 즉, 본 실시예와 같이 접합 플랜지(496)가 동일 평면 상에 위치하게 되면, 접합 플랜지(496)와 태양 전지 패널(10) 사이에 절단 기구(예를 들어, 칼 등)을 넣고 접합 플랜지(496)를 따라 한 바퀴 이동시켜 접합 부재(493)를 절단하여 접합 플랜지(496)를 태양 전지 패널(10)로 분리할 수 있다. 이러한 경우에는 접합 플랜지(496)와 태양 전지 패널(10) 사이에 별도의 가이드 부분 등을 설치하여 절단 기구에 의하여 태양 전지 패널(10)이 손상되는 것을 좀더 방지할 수도 있다.
접합 부재(493)은 평면으로 볼 때 접합 플랜지(496)가 형성된 부분에 대응하여 연속적으로 연결되어 형성될 수 있다. 이에 의하여 수용부(491)를 태양 전지 패널(10)에 안정적으로 고정할 수 있다. 그러나 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며 접합 부재(493)는 다양한 구조, 형상 등을 가질 수 있다.
고정부(310)는 회로부(300)가 안정적으로 고정되도록 하는 역할과 함께, 수용부(491)의 개방 측면(491a)을 막아 수용부(491)와 함께 회로부(300)를 둘러싸서(적어도, 회로부(300)의 측면을 둘러싸서) 수용하는 하나의 하우징을 구성하게 된다.
고정부(310)는 개방 측면(491a)을 막는 커버링 부재(312)를 포함한다. 커버링 부재(312)는 개방 측면(312)에 대응하는 형상을 가질 수 있다. 즉, 개방 측면(491a)을 구성하는 태양 전지 패널(10)의 후면, 그리고 개방 측면(491a) 쪽에 위치하는 수용부(491)의 바닥면(4942) 및 측면들(4944)의 가장자리에 의하여 형성된 내부 공간을 모두 덮을 수 있는 크기, 형상 등을 가질 수 있다. 이와 같은 커버링 부재(312)는 수용부(491)의 개방 측면(491a)을 막도록 수용부(491)에 고정되어, 개방 측면(491a)을 밀폐한다. 이에 의하여 수용부(491) 내부에 위치한 회로부(300) 등의 고정 안정성을 향상하고 수용부(491) 내부의 기밀성을 향상할 수 있다.
수용부(491)와 커버링 부재(312)는 다양한 방법에 의하여 서로 고정 및 결합될 수 있다. 예를 들어, 수용부(491)와 커버링 부재(312)가 나사 결합, 접착 물질, 밀봉 물질, 접착 테이프, 패킹 부재(495), 래치 구조 중 적어도 하나에 의하여 고정될 수 있다.
즉, 도 4에 도시한 바와 같이, 커버링 부재(312)가 수용부(491) 쪽으로 돌출 형성되며 제1 관통공(312b)를 가지는 브라켓 부재(312a)를 포함하고, 수용부(491)는 제1 관통공(312b)에 대응하는 위치에 제2 관통공(491b)를 포함할 수 있다. 그러면, 제1 관통공(312b)과 제2 관통공(491b)에 스크루 등의 체결 부재(68)를 체결하는 나사 결합에 의하여 커버링 부재(312)와 수용부(491)를 결합할 수 있다. 나사 결합이 견고하게 이루어질 수 있도록 커버링 부재(312)의 제1 관통공(312b)에 대응하여 너트, 압입 너트 등의 부재가 더 위치할 수도 있다.
그리고 커버링 부재(312)와 수용부(491)의 가장자리 사이에는 고무 등과 같은 탄성 물질로 구성되는 패킹 부재(495)가 더 위치할 수 있다. 이에 의하여 커버링 부재(312)와 수용부(491) 사이에 위치하여 커버링 부재(312)와 수용부(491)이 구성하는 하나의 하우징의 밀폐 특성, 방수 특성 등을 향상할 수 있다. 패킹 부재(495)는 수용부(491) 및 커버링 부재(312) 각각과 별개로 분리되도록 위치할 수도 있고, 수용부(491)에 접합되어 일체화되어 위치할 수도 있고, 커버링 부재(312)에 접합되어 일체화되어 위치할 수도 있다. 패킹 부재(495)가 별개로 위치하면 패킹 부재(495)의 교체 등이 용이할 수 있고, 패킹 부재(495)가 수용부(491) 또는 커버링 부재(312)에 일체화되면 일체형 인버터(30)의 구조를 단순화하고 수용부(491)와 커버링 부재(312)의 결합 공정을 단순화할 수 있다.
본 실시예에서는 패킹 부재(495)가 개방 측면(491a)이 위치하는 수용부(491)의 바닥면(4942), 측면(4944) 및 접합 플랜지(496)의 가장자리를 따라 이와 동일 또는 유사한 형상을 가져, 패킹 부재(495)의 면적을 최소화하여 재료 비용을 최소화하면서도 밀폐 특성을 향상할 수 있도록 한다. 그러나 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며 패킹 부재(495)가 다양한 형상을 가질 수 있다.
도 4에서는 나사 결합과 패킹 부재(495)에 의하여 수용부(491)와 커버링 부재(312)를 결합한 것을 예시하였다. 그러나 이 외에 추가적으로 밀봉 부재, 접착 부재, 양면 접착 테이프, 래치 구조 등을 적용할 수도 있고, 나사 결합 및/또는 패킹 부재(495)를 대체하여 밀봉 부재, 접착 부재, 양면 접착 테이프, 래치 구조 등의 다양한 구조를 적용할 수 있다.
본 실시예에서 수용부(491)와 함께 하나의 하우징을 구성하는 커버링 부재(312)가, 태양 전지 모듈(100)의 외부(예를 들어, 다른 태양 전지 모듈(100) 또는 전력망) 등과 연결을 위한 구조를 포함할 수 있다. 즉, 커버링 부재(312)에 일체형 인버터(30)에 의하여 생성된 교류 전류(또는, 교류 전압, 전류 전력, 교류 전원)을 전달하는 하나의 교류 출력 케이블(38)이 통과하는 관통홀(49b)이 형성될 수 있다. 이에 의하여 교류 출력 케이블(38)이 커버링 부재(312)를 통하여 인출된다.
즉, 본 실시예에서는 태양 전지(12)와 연결되는 단자(31)가 위치하는 하우징에 교류 출력 케이블(38)을 위한 관통홀(49b)이 형성된다. 이는 단자(31) 및/또는 바이패스 다이오드(33)와 인버터 부재(35)를 일체화하였기 때문이다. 종래에는 태양 전지와의 연결을 위한 개구부, 개구된 일면, 또는 관통홀은 정션 박스의 케이스에 형성되고 교류 출력 케이블을 위한 개구부, 개구된 일면, 또는 관통홀은 인버터 부재가 위치한 인버터의 케이스에 형성되어, 이들이 동일한 하우징에 형성될 수 없다. 반면, 본 실시예에서는 태양 전지 패널(10)과의 연결을 위한 구조(예를 들어, 단자(31))와 교류 전압을 외부로 제공하는 출력 케이블(38)이 회로 기판(37)에 의하여 일체화되어 형성될 수 있다.
본 실시예에서는 리본(122)에 연결되는 단자(31) 및/또는 바이패스 다이오드(33)가 위치하는 일체형 컨버터(30)의 출력 케이블이 교류 출력 케이블(38)로 구성된다. 이에 따라 하나의 교류 출력 케이블(38)이 관통홀(49b)을 통하여 외부로 인출될 수 있다. 일반적으로 교류 출력 케이블(38)은 3상 전압(전류)를 가지는 세 개의 도선을 구비할 수 있는데, 하나의 교류 출력 케이블(38)은 세 개의 도선을 포함하는 것이다. 하나의 교류 출력 케이블(38)을 구성하는 세 개의 도선은 하나로 합쳐져서 하나의 관통홀(49b)을 통과할 수 있다. 이에 의하여 구조를 단순화할 수 있다. 그러나 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며 세 개의 도선을 각기 다른 관통홀(49b)을 통하여 인출하는 등 다양한 변형이 가능하다.
관통홀(49b)은 외부 회로 연결이 용이하게 이루어질 수 있는 위치에 형성될 수 있다. 일 예로, 본 실시예에서 단자(31)로부터 멀리 떨어진 곳에 관통홀(49b)이 위치하여 태양 전지 패널(10)로부터 단자(31)로 제공된 전압이 바이패스 다이오드(33) 및 인버터 부재(35)를 순차적으로 통과한 후에 교류 출력 케이블(38)을 통하여 외부로 인출되도록 할 수 있다. 이에 의하여 단자(31), 바이패스 다이오드(33) 및 인버터 부재(35)의 배치가 효율적으로 이루어지도록 할 수 있다.
본 실시예에서는 리본(122)과 연결되는 단자(31) 및/또는 바이패스 다이오드(33)가 위치하는 일체형 인버터(30)에서 출력되는 출력 케이블이 교류 출력 케이블(38)로 구성되고, 직류 출력 케이블을 구비하지 않는다. 이는 단자(31) 및/또는 바이패스 다이오드(33)와 인버터 부재(35)를 일체화하였기 때문이다. 종래에는 단자 및 바이패스가 위치하는 정션 박스에서 직류 전압 또는 직류 전류를 인출하므로 (+) 출력 케이블 및 (-) 출력 케이블의 두 개의 직류 출력 케이블이 존재하게 된다.
본 실시예에서는 태양 전지 패널(10)에 고정된 수용부(491) 대신 쉽게 수용부(491)로부터 분리될 수 있는 커버링 부재(312)에 관통홀(49b)을 형성하여, 회로부(300)가 고정된 고정부(310)를 수용부(491)로부터 분리하게 되면 교류 출력 케이블(38)도 수용부(491)로부터 분리된다. 이에 따라 필요한 경우에 교류 출력 케이블(38)의 교체 등을 쉽게 수행할 수 있다. 그러나 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며 관통홀(49b)이 수용부(491)에 형성되어 수용부(491)를 통하여 교류 출력 케이블(38)이 인출되는 것도 가능하다.
본 실시예에서 고정부(310)는, 커버링 부재(312)로부터 수용부(491)의 내부 공간부 쪽으로 연장되어 회로부(300)가 상부에 안착되는 바닥 부재(314)를 포함할 수 있다. 바닥 부재(314)는 회로부(300)가 전체적으로 위치할 수 있도록 회로부(300)(좀더 구체적으로, 회로 기판(37))와 같거나 그보다 큰 면적을 가지는 평판 형상을 가질 수 있다. 그러나 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며 회로부(300)가 안정적으로 위치할 수 있다면 회로부(300)보다 작은 면적을 가지는 것도 가능하다.
이와 같이 고정부(310)가 바닥 부재(314)를 구비하여 이 위에 회로부(300)를 안착시키게 되면, 회로부(300)의 고정 안정성을 향상할 수 있다. 그러나 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며 고정부(310)가 바닥 부재(314)를 구비하지 않고, 브라켓(도시하지 않음) 등에 의하여 커버링 부재(312) 등에 회로부(300)가 고정될 수도 있다. 그 외의 다양한 변형이 가능하다.
회로부(300)를 고정부(310)에 고정하는 구조로는 알려진 다양한 구조를 사용할 수 있다. 즉, 나사 결합, 밀봉 부재, 접착 부재, 양면 접착 테이프, 래치 구조 등의 다양한 구조를 적용할 수 있다. 이때, 본 실시예에서는 회로부(300)가 고정부(310)에 다양한 구조에 의하여 탈착 가능하게 고정될 수 있다. 그러면, 회로부(300)의 교체 등이 필요할 경우에 회로부(300)를 고정부(310)로부터 쉽게 분리하거나 체결할 수 있다.
일 예로, 본 실시예에서는 바닥 부재(314)와 회로부(300)가 압입 너트(490h, 490i)와 체결 부재(62, 64)를 이용한 나사 결합에 의하여 고정된다.
즉, 바닥 부재(314)에 제1 압입 너트(펨 너트)(490h)가 위치하고, 회로 기판(37) 또는 회로부(300)에 제1 압입 너트(490h)에 대응하는 부분에 체결홀(37h)이 형성될 수 있다. 좀더 구체적으로, 제1 압입 너트(490h) 및 체결홀(37h)이 리본(122)이 연결되는 단자(31)의 양측에 각기 위치하여 리본(122)이 연결되는 단자(31)가 위치한 부분에서 바닥 부재(314)와 회로 기판(37)이 체결되도록 하여 이 부분에서 빈틈을 최소화할 수 있다. 이에 따라 리본(122)이 단자(31)에 안정적으로 체결될 수 있도록 한다.
제1 압입 너트(490h)는 코킹 공정 등에 의하여 바닥 부재(314)에 고정될 수 있다. 회로 기판(37)의 체결홀(37h)이 제1 압입 너트(490h) 위에 위치한 상태에서 제1 체결 부재(62)를 제1 압입 너트(490h)에 체결하는 것에 의하여 회로부(300)를 고정부(310)에 고정할 수 있다. 제1 체결 부재(62)에 의하여 바닥 부재(314)와 회로부(300)를 견고하게 고정할 수 있고, 제1 체결 부재(62)를 풀면 회로부(300)를 바닥 부재(314)로 쉽게 분리할 수 있다.
그리고 바닥 부재(314)에서 제1 압입 너트(490h)가 위치한 가장자리와 반대되는 가장자리 쪽에 제2 압입 너트(490i)가 위치할 수 있다. 그리고, 제2 압입 너트(490i)에 대응하여 회로 기판(37) 또는 회로부(300)에 체결홀(37i)이 형성될 수 있다.
제2 압입 너트(490i)는 코킹 공정 등에 의하여 바닥 부재(314)에 고정될 수 있다. 바닥 부재(314)로부터 회로 기판(37)을 향하여 돌출된 형태를 가질 수 있다. 회로 기판(37)의 체결홀(37i)이 제2 압입 너트(490i) 위에 위치한 상태에서 제2 체결 부재(64)를 제2 압입 너트(490i)에 체결하는 것에 의하여 회로부(300)를 고정부(310)에 고정할 수 있다. 제2 체결 부재(64)에 의하여 제2 체결 부재(64)에 의하여 바닥 부재(314)와 회로부(300)를 견고하게 고정할 수 있고, 제2 체결 부재(64)를 풀면 회로부(300)를 바닥 부재(314)로 쉽게 분리할 수 있다.
본 실시예에서 바닥 부재(314)는 커버링 부재(312)의 중간 부분에서 연장되어(즉, 커버링 부재(312)에서 태양 전지 패널(10)에 인접하는 바닥면으로부터 일정 간격만큼 이격되어 위치한 부분에 연장되어) 태양 전지 패널(10)로부터 이격되어 위치할 수 있다. 이에 의하여 회로부(300)가 안착된 고정부(310)를 수용부(491) 내부로 슬라이딩 할 때 상대적으로 넓은 면적을 가지는 바닥 부재(314)가 태양 전지 패널(10)과 마찰되어 슬라이딩을 방해하는 것을 최소화할 수 있다. 그러나 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며 커버링 부재(312)의 바닥면 쪽에 바닥 부재(314)가 위치하여 바닥 부재(314)가 태양 전지 패널(10)에 접촉되는 것도 가능하며 그 외의 다양한 구조가 가능하다.
커버링 부재(312)에 반대되는 바닥 부재(314)의 가장자리에는 바닥 부재(314)가 태양 전지 패널(10)과 일정 간격만큼 이격될 수 있도록 바닥 부재(314)를 받혀주는 받침 부재(316)가 위치할 수 있다. 받침 부재(316)는 일정한 높이를 가져 바닥 부재(314)를 지지하는 스페이서 역할을 할 수 있는 다양한 형상을 가질 수 있다.
이와 같이 받침 부재(312)는 커버링 부재(312)의 반대편에서 바닥 부재(314)가 태양 전지 패널(10)로부터 일정 간격만큼 이격될 수 있도록 하여 바닥 부재(314)가 균형을 가지도록 할 수 있다. 이와 같은 받침 부재(312)에 의하여 바닥 부재(314)가 태양 전지 패널(10)에 닿지 않도록 하여 고정부(310)가 태양 전지 패널(10)에 접촉하는 면적을 최소화할 수 있다.
그러나 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며 받침 부재(316)를 구비하지 않는 것도 가능하다. 또한, 받침 부재(316) 대신 바닥 부재(314)의 균형을 맞춰줄 수 있는 다른 구조가 적용될 수 있다.
변형예로, 도 6에 도시한 바와 같이, 수용부(419)에 가이드 부재(316a)가 위치할 수 있다. 도 6은 본 발명의 변형예에 따른 일체형 인버터의 부분 사시도이다. 도 6에서는 명확한 설명을 위하여 고정부(310)의 커버링 부재(도 4 및 도 5의 참조부호 312, 이하 동일)를 도시하지 않았으나, 고정부(310)가 커버링 부재(312)를 포함할 수 있다.
도 6을 참조하면, 본 변형예에서는 수용부(419)의 측면(4944)의 내면에 슬라이딩 방향을 따라 길게 이어지는 레일 형상의 가이드 부재(316a)를 포함할 수 있다. 가이드 부재(316a)는 고정부(310)가 삽입될 수 있는 두께만큼의 내부 공간을 가지고 고정부(310)의 양면을 덮는 두 개의 부분을 포함할 수 있다. 그러면, 고정부(310)를 가이드 부재(316a)의 내부 공간에 끼워서 밀어넣는 것에 의하여 쉽게 고정부(310)를 고정할 수 있다. 그리고 고정부(310)의 바닥 부재(314)가 원하는 위치에서 안정적으로 고정될 수 있다.
도면 및 설명에서는 레일 형상을 예시하였으나, 고정부(310)의 위치를 고정할 수 있는 다양한 구조, 형상의 가이드 부재(316a)가 적용될 수 있음은 물론이다. 그리고 고정부(310)가 구비되지 않는 경우에는 가이드 부재(316a)에 회로부(300) 또는 회로 기판(37) 등이 고정될 수 있다.
다시 도 4 및 도 5를 참조하여 설명한다. 고정부(310)의 커버링 부재(312), 바닥 부재(314) 및 받침 부재(316)는 서로 동일한 물질로 구성되는 일체의 구조로 형성될 수 있다. 예를 들어, 고정부(310)는 전체적으로 사출에 의하여 형성된 절연 물질로 구성될 수 있다. 그러면, 고정부(310)가 회로부(300)의 절연 거리를 충분하게 확보할 수 있다.
그러나 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며, 고정부(310)가 전도성 물질(예를 들어, 금속 물질)을 포함할 수 있다. 고정부(310)가 전도성 물질을 포함하면, 고정부(310)의 구조적 안정성을 향상하여 회로부(300)를 좀더 견고하게 고정할 수 있다. 그리고 바닥 부재(314)가 전도성 물질을 포함하면, 제1 및 제2 체결 부재(62, 64)에 의하여 접지 구조를 형성할 수도 있다. 그러면, 회로부(300)를 접지하여 전기적 안정성을 향상할 수 있다. 또한, 고정부(310)의 커버링 부재(312), 바닥 부재(314) 및 받침 부재(316)가 서로 별개로 형성된 후에 접합되어 서로 다른 물질을 가지는 것도 가능하다. 그 외에도 다양한 변형이 가능하다.
고정부(310)에 고정되는 회로부(300)는 단자(31), 바이패스 다이오드(33), 인버터 부재(35) 등을 포함한다. 본 실시예에서는 단자(31), 바이패스 다이오드(33) 및 인버터 부재(35)가 회로 기판(37) 상에서 함께 위치하여 이들이 회로 기판(37)에 의하여 일체화된다. 이에 따라 본 실시예에서는 종래와 달리 리본(122)이 연결되는 단자(31) 및 바이패스 다이오드(33)가 회로 기판(37) 상에 위치하게 된다.
회로 기판(37)은 다양한 회로 패턴(배선, 단자, 회로 기판(37)에서 서로의 연결 등을 위한 다양한 부품 등)이 형성되는 기판일 수 있다. 회로 기판(37)으로는 다양한 구조가 사용될 수 있는데, 일 예로, 인쇄 회로 기판이 사용될 수 있다. 도면에서는 하나의 회로 기판(37)에 단자(31), 바이패스 다이오드(33), 인버터 부재(35) 등이 모두 형성되어 구조를 단순화할 수 있는 것을 예시하였다. 그러나 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며, 복수 개의 회로 기판(37)을 구비하고, 복수 개의 회로 기판(37)이 다른 회로 기판(예를 들어, 연성 인쇄 회로 기판(flexible printed circuit board, FPCB), 커넥터 등에 의하여 연결되는 것도 가능하다. 그 외의 다양한 변형이 가능하다.
본 실시예에서는 회로 기판(37) 위에 단자(31) 및/또는 바이패스 다이오드(33)가 위치한다. 이에 따라 단자 및 바이패스 다이오드가 정션 박스 내에 위치하며 회로 기판 위에 형성되지 않는 종래와 차이가 있다. 이와 같이 단자(31) 및/또는 바이패스 다이오드(33)가 회로 기판(37) 위에 형성되면, 단자(31)와 바이패스 다이오드(33)가 회로 기판(37)의 회로 패턴에 의하여 연결되고, 바이패스 다이오드(33)와 인버터 부재(35)가 회로 기판(37)의 회로 패턴에 의하여 연결되어 연결 구조를 단순화할 수 있다. 또한, 회로 기판(37)을 구성하는 금속판(예를 들어 구리판) 등에 의하여 방열 특성을 향상할 수 있다. 특히, 바이패스 다이오드(33)는 구동 중에 많은 열이 발생되는데, 이러한 바이패스 다이오드(33)를 회로 기판(37) 상에 형성하여 방열 특성을 크게 향상할 수 있다.
단자(31)는 태양 전지(12)로부터 인출된 리본(122)이 연결되어 태양 전지 패널(10)에 전기적으로 연결되어, 태양 전지 패널(10)에서 생성된 직류 전압 또는 직류 전류를 전달받아 바이패스 다이오드(33) 및 인버터 부재(35)에 전달한다.
리본(122)이 연결되는 단자(31)는 회로 기판(37)의 일측(특히, 회로 기판(37)에서 리본(122)에 인접하고 개구부(494a)에 인접한 일측 가장자리)에 가까이 위치한다. 그러면, 수용부(491)를 태양 전지 패널(10)에 고정한 상태에서 개구부(494a)를 통하여 리본(122)을 단자(31)에 고정할 수 있다. 이에 대해서는 추후에 도 8a 내지 도 8f를 통하여 좀더 상세하게 설명한다.
도 7을 참조하면, 단자(31)는 리본(122)의 개수에 대응하여 리본(122)과 일대일 대응하도록 복수 개 형성될 수 있다. 본 실시예에서 단자(31)는 리본(122)이 탈착될 수 있는 구조를 가질 수 있다. 예를 들어, 본 실시예의 단자(31)는 리본(122)의 상부에 위치하는 상부 부분(312)과, 리본(122)의 하부에 위치하는 하부 부분(314)을 포함할 수 있다. 상부 부분(312)은, 리본(122)의 일측의 위치에서 회로 기판(37)에 고정되고 이로부터 리본(122)의 일측 상부까지 연장되는 제1 상부 부분(312a)과, 리본(122)의 타측의 위치에서 회로 기판(37)에 고정되고 이로부터 리본(122)의 타측 상부까지 연장되어 제1 상부 부분(312a)과 이격 위치하는 제2 상부 부분(312b)을 포함할 수 있다. 그리고 제1 상부 부분(312a)와 제2 상부 부분(312b)의 하부에 위치하는 하부 부분(314)은 제1 및 제2 상부 부분(312a, 312b)보다 회로 기판(37)의 내측에 위치한 부분에서 회로 기판(37)에 고정되어 이로부터 상부로 연장된 후에 제1 및 제2 상부 부분(312a, 312b)을 가로지르도록 리본(122)과 평행하게 연장될 수 있다. 그리고 하부 부분(314)에서 제1 및 제2 상부 부분(312a, 312b)를 가로지르는 부분은 가운데 부분이 단부보다 위로 돌출되도록 형성될 수 있다. 그러면, 하부 부분(314)의 가운데 부분은 단부보다 제1 및 제2 상부 부분(312a, 312b)에 가깝게 위치하게 된다.
단자(31)의 하부 부분(314)에서 회로 기판(37)에 고정된 부분을 아래로 눌러서 상부 부분(312)과 하부 부분(314)의 간격을 넓힌 상태에서 상부 부분(312)과 하부 부분(314)의 사이로 리본(122)을 끼운 다음, 단자(31)의 하부 부분(314)을 누르는 힘을 제거하면 하부 부분(314)이 상부 부분(312) 쪽으로 이동하면서 상부 부분(312)(특히, 상부 부분(312)의 가운데 부분)과 하부 부분(314) 사이에 리본(122)이 고정된다. 리본(122)을 분리할 때에는 하부 부분(314)에서 회로 기판(37)에 고정된 부분을 아래로 눌러서 상부 부분(312)과 하부 부분(314)의 간격을 넓힌 상태에서 리본(122)을 빼면 된다.
단자(31)의 상부 부분(312) 및 하부 부분(314)은 다양한 방식에 의하여 회로 기판(37)에 고정될 수 있다. 일 예로, 상부 부분(312) 및 하부 부분(314)에서 회로 기판(37)에 고정되는 부분에 래치 구조(또는 걸림부)(312c, 314c)가 형성되고, 회로 기판(37)에 대응하는 위치에 걸림홀(37c)이 형성될 수 있다. 이에 의하여 상부 부분(312) 및 하부 부분(314)의 래치 구조(312c, 314c)를 회로 기판(37)의 걸림홀(37c)에 꽂거나 해체하는 것에 의하여 단자(31)를 쉽게 탈착할 수 있다. 그러나 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며 단자(31)가 회로 기판(37) 상에 탈착 불가능하게 고정되는 것도 가능하며 다양한 변형이 가능하다.
이와 같이 단자(31)가 리본(122)을 탈착할 수 있는 구조를 가지는 것에 의하여 수리, 교체 등이 필요할 때 단자(31)로부터 리본(122)을 쉽게 분리하고, 필요할 때 다시 리본(122)을 쉽게 연결할 수 있다. 그러나 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며 단자(122)가 다양한 구조를 가질 수 있다. 또한, 단자(31)가 금속 패드 또는 솔더링 패드 등으로 구성되어 리본(122)이 용접, 솔더링 등에 의하여 단자(31)에 접합될 수도 있다. 이에 의하여 리본(122)이 탈착 불가능하게 단자(31)에 고정될 수도 있다. 그러면 단자(31)의 구조를 단순화하고 비용을 절감할 수 있다.
다시 도 4 및 도 5를 참조하면, 회로 기판(37)에는 단자(31)로부터 연장된 회로 패턴에 의하여 단자(31)와 연결되는 바이패스 다이오드(33)가 위치한다. 바이패스 다이오드(33)는 단자(31)의 개수(n개)보다 한 개 적은 개수(n-1개)로 구비된다. 각각의 바이패스 다이오드(33)는 두 개의 단자(31) 사이에서 두 개의 단자(31)에 회로 패턴에 의하여 연결될 수 있다. 태양 전지 패널(10)에 가려지는 부분이 발생하거나 고장 등이 발생하여 발전이 일어나지 않는 영역이 발생하면 바이패스 다이오드(33)가 해당 부분을 우회하여 전류가 흐르도록 하여 해당 영역을 보호하는 역할을 한다. 바이패스 다이오드(33)의 구조로는 알려진 다양한 구조가 적용될 수 있다.
그리고 회로 기판(37)에는 바이패스 다이오드(33)로부터 연장된 회로 패턴에 의하여 바이패스 다이오드(33)에 연결되는 인버터 부재(35)가 위치한다. 인버터 부재(35)는 바이패스 다이오드(33)로부터 제공된 직류 전류(또는 직류 전압)을 교류 전류(또는 교류 전압)으로 전화하는 역할을 한다. 인버터 부재(35)는 직류 전류를 교류 전류로 전환하는 직류-교류 인버터(352)를 포함하고, 그 외에 직류 전류를 교류 전류로 안정적으로 전환하기 위한 전류 센서(354), 커패시터(356), 직류-직류 컨버터(358) 등을 포함할 수 있다. 이러한 인버터 부재(352)를 구성하는 전류 센서(354), 커패시터(356), 직류-직류 컨버터(358), 직류-교류 인버터(352) 등은 단자(31) 및/또는 바이패스 다이오드(33)와 회로 기판(37) 또는 이에 형성된 회로 패턴에 의하여 일체화될 수 있다.
전류 센서(354)는 바이패스 다이오드(33)로부터 연장된 회로 패턴에 연결되며, 회로 패턴에 의하여 커패시터(356), 직류-직류 컨버터(358), 직류-교류 인버터(352) 등에 연결된다. 전류 센서(354)는 바이패스 다이오드(33)에서 제공된 전류에 이상 여부, 문제 등을 감지하여, 커패시터(356), 직류-직류 컨버터(358), 직류-교류 인버터(352) 등의 작동을 중지하는 역할을 한다. 본 실시예에서는 바이패스 다이오드(33)와 전류 센서(354)가 동일한 수용부(491)(또는 하우징)의 내부에서 회로 기판(37)에 형성된 회로 패턴에 의하여 연결될 수 있다. 이와 같이 바이패스 다이오드(33)과 전류 센서(354)를 연결하는 것에 의하여 별도의 출력 케이블 등이 요구되지 않으므로 구조를 단순화할 수 있다.
그리고 전류 센서(354)에는 전류 센서(354)를 통과한 직류 전류를 저장하여 일정한 전압의 전류를 직류-직류 컨버터(358)로 전달하는 커패시터(356)가 연결된다. 전류 센서(354)와 커패시터(356) 또한 동일한 수용부(491)(또는 하우징) 내부에서 회로 기판(37)에 형성된 회로 패턴에 의하여 연결될 수 있다.
커패시터(356)에서 균일하게 된 전압의 전류는 직류-직류 컨버터(358)로 전달되어 일정 수준의 다른 직류 전압으로 변환될 수 있다. 본 실시예에서 직류-직류 컨버터(358)는 복수 개 구비될 수 있다. 이와 같이 직류-직류 컨버터(358)를 복수 개 구비하면 하나의 직류-직류 컨버터(358)를 구비하는 것에 비하여 각 직류-직류 컨버터(358)의 두께를 줄일 수 있고, 이에 의하여 일체형 인버터(30)의 두께를 연장부(24)의 높이보다 작게 할 수 있다. 그러나 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며, 직류-직류 컨버터(358)를 하나 구비하는 것도 가능하다.
직류-직류 컨버터(358)를 통과한 직류 전류 또는 직류 전압은 직류-교류 인버터(352)에 전달되어 교류 전류 또는 교류 전압으로 변환될 수 있다. 이렇게 생성된 교류 전류 또는 교류 전압은, 직류-교류 인버터(352)에 연결되며 커버링 부재(312)(또는 하우징)의 관통홀(49b)을 통과하는 교류 출력 케이블(38)에 의하여 외부로 전달된다. 예를 들어, 교류 출력 케이블(38)에 의하여 다른 태양 전지 모듈(100)과 연결되거나, 전력망, 전력 계통 등에 전달된다.
직류-교류 인버터(352), 전류 센서(354), 커패시터(356), 그리고 직류-직류 컨버터(358)로는 알려진 다양한 구조가 적용될 수 있다. 그 외에도 제어 부재, 통신 부재 등의 다양한 부품이 회로 기판(37) 상에 위치할 수 있다.
회로 기판(37)과 회로 기판(37) 상에 위치하는 바이패스 다이오드(33), 인버터 부재(35) 등은 포팅 부재(372)에 의하여 일체로 감싸질 수 있다.
본 실시예에서 포팅 부재(372)는 리본(122)이 연결되는 단자(31)를 노출하면서 바이패스 다이오드(33), 인버터 부재(35), 회로 기판(37) 등을 덮도록 형성될 수 있다. 단자(31)는 리본(122)이 연결되는 부분이므로 포팅 부재(372)에 의하여 단자(31)를 덮게 되면, 회로부(300)의 교체가 필요할 때 포팅 부재(372) 때문에 단자(31)에 연결된 리본(122)을 단자(31)로부터 분리할 수 없게 된다. 이에 따라 리본(122)을 중간에서 절단하여 포팅 부재(372)의 외부로 노출된 부분만을 사용할 수 있어, 리본(122)의 길이가 짧아지게 되면서 새로 교체될 회로부(300)의 단자(31)까지 도달하기 어려울 수 있다. 또한, 새로 교체될 회로부(300)의 단자(31)에도 포팅 부재(372)가 존재하게 되면, 단자(31)에 리본(122)을 연결하는 것 자체가 불가능할 수 있다.
이를 고려하여 본 실시예에서는 포팅 부재(372)가 단자(31)를 노출하도록 형성된다. 이에 따라 회로부(300)를 교체하여야 할 때, 단자(31)와 리본(122)이 탈착 가능하게 고정된 경우에는 단자(31)로부터 리본(122)을 분리하고, 단자(31)와 리본(122)이 용접 등에 의하여 고정된 경우에는 리본(122)을 단자(31)로부터 뜯어내는 것에 의하여 리본(122)을 쉽게 단자(31)로부터 분리할 수 있다. 이에 의하여 리본(122)의 원래 길이를 유지할 수 있도록 할 수 있다. 또한, 새로 교체된 회로부(300)의 노출된 단자(31)에 리본(122)을 쉽게 고정 또는 연결할 수 있다.
이때, 본 실시예에서는 단자(31)가 위치하는 제1 영역과, 바이패스 다이오드(33), 인버터 부재(35) 등이 위치하는 제2 영역이 구획될 수 있다. 그리고 포팅 부재(372)는 제2 영역에(또는 제2 영역을 덮으면서, 또는 제2 영역을 감싸면서) 위치할 수 있다. 이때, 도 7에 도시한 바와 같이, 제1 영역과 제2 영역을 구획하는 별도의 격벽 부재(60)을 더 구비하여 유동성을 가지는 포팅 부재(372)가 공정 중에 흘러서 단자(31)에 형성되는 것을 물리적으로 방지할 수도 있다.
상술한 설명에서 포팅 부재(372)가 바이패스 다이오드(33), 인버터 부재(35) 등과 같은 물체를 덮는다고 하는 것은, 물체 전체를 다 덮는 것도 포함하지만, 물체의 일부만을 덮는 것도 포함한다. 즉, 바이패스 다이오드(33), 인버터 부재(35) 등에서 절연 특성을 가지도록 처리된 부분이 있는 경우에는 그 부분을 제외한 부분만을 덮을 수 있다. 예를 들어, 바이패스 다이오드(33), 인버터 부재(35) 등에서 외부로 노출되는 배선과 같은 회로 패턴 등에 해당하는 부분만을 일부 덮을 수 있다. 이에 따라 바이패스 다이오드(33), 인버터 부재(35) 등에서 회로 패턴 등을 덮는 것도 포팅 부재(372)에 의하여 포팅되었다고 볼 수 있다. 또한, 인버터 부재(35)를 구성하는 직류-교류 인버터(352), 전류 센서(354), 커패시터(356), 그리고 직류-직류 컨버터(358)의 적어도 하나가 포팅 부재(372)에 의하여 덮여 포팅되며 다른 구성이 포팅 부재(372)에 의하여 덮여지지 않더라도 인버터 부재(35)가 포팅 부재(372)에 의하여 포팅된다고 볼 수 있다. 예를 들어, 실시예에 따라 커패시터(356) 등은 포팅 부재(372)에 의하여 포팅되지 않을 수 있다.
회로부(300)의 위에는 회로부(300)의 절연 특성을 향상할 수 있도록 절연 시트(320) 등이 위치할 수 있다. 절연 시트(320)는 회로부(300) 위에 그대로 놓여질 수도 있고, 테이프, 접착 물질 등에 의하여 일부가 회로부(300)에 고정될 수도 있다. 절연 시트(320)로는 알려진 다양한 물질이 적용될 수 있다. 또한, 절연 시트(320)라는 용어를 사용하였으나 실제로는 케이스 등과 같은 형상을 가질 수도 있다.
상술한 구조의 태양 전지 모듈(100)의 일체형 인버터(30)는 리본(122)에 연결되는 단자(31) 및/또는 우회 경로를 제공하는 바이패스 다이오드(33)와, 직류 전류를 교류 전류로 전환하는 인버터 부재(35)가 일체화 또는 통합되어 형성된다. 이들을 일체화하여 형성되는 것에 의하여 설치 공정을 단순화하고 구조를 간단하게 할 수 있다. 그리고 바이패스 다이오드(33)와 인버터 부재(35)를 회로 패턴으로 연결하는 것에 의하여 이들을 연결하기 위한 출력 케이블(즉, 직류 출력 케이블) 등을 사용하지 않아도 되고, 이에 의하여 구조를 단순화하고 출력 케이블에 의하여 발생할 수 있는 태양 전지 패널(10)의 손상을 방지할 수 있다.
반면, 종래에는 기존에 정션 박스와 인버터를 별개로 제조하여 각기 태양 전지 패널 또는 프레임에 고정한 다음, 정션 박스의 (+) 출력 케이블과 (-) 출력 케이블을 인버터에 연결하여야 한다. 그리고 인버터의 교류 출력 케이블 또한 존재하게 된다. 그러면, 설치 공간이 커지고 설치 시간이 길어지며 3개의 출력 케이블에 의하여 운송 중 또는 사용 중에 태양 전지 패널(10)에 충격이 가해져서 태양 전지 패널(10)의 손상 또는 고장 등이 발생될 수 있다.
또한, 일체형 인버터(30)의 조립, 교체, 점검, 수리 등을 쉽게 수행할 수 있는데, 이를 도 8a 내지 도 8f를 참조하여 좀더 상세하게 설명한다. 도 8a 내지 도 8f는 도 1에 도시한 태양 전지 모듈의 조립 공정을 도시한 사시도이다. 도 8a 내지 도 8f에서는 간략하고 명확한 도시를 위하여 포팅 부재(372) 및 격벽 부재(60)를 생략하였고, 단자(31)의 구조를 단순하게 도시하였다.
도 8a에 도시한 바와 같이, 고정부(310)를 준비한다.
이어서, 도 8b에 도시한 바와 같이, 고정부(310)의 바닥 부재(314) 위에 회로부(300)를 위치한 후에 고정부(310)와 회로부(300)를 고정한다. 좀더 상세하게는, 제1 압입 너트(도 8a의 참조부호 490h) 위에 회로 기판(37)의 체결홀(도 4의 참조부호 37h)을 위치시킨 상태에서 제1 체결 부재(62)를 체결하고, 제2 압입 너트(490i) 위에 회로 기판(37)의 체결홀(도 4의 참조부호 47i)를 위치시킨 상태에서 제2 체결 부재(64)를 체결한다. 이에 의하여 고정부(310)와 회로부(300)가 나사 결합에 의하여 결합된다. 그러나 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며, 나사 결합 이외의 다양한 방법에 의하여 고정부(310)와 회로부(300)를 서로 고정할 수 있다.
이때, 관통홀(49b)를 통하여 교류 출력 케이블(38)이 외부까지 연장되도록 한다.
이어서, 도 8c에 도시한 바와 같이, 회로부(300)가 고정된 고정부(310)를 개방 측면(491a)을 통하여 수용부(491)의 내부로 슬라이딩 삽입한다. 이때, 수용부(491)의 개구부(491a)는 커버부(도 8f의 참조부호 494b)에 의하여 덮이지 않은 상태로서 수용부(491) 내부와 수용부(491) 외부가 연통되도록 개구된 상태이다.
이어서, 도 8d에 도시한 바와 같이, 수용부(491)와 커버링 부재(312) 사이에 패킹 부재(495)를 고정하고, 브라켓 부재(312a)의 제1 관통공(312b) 및 수용부(491)의 제2 관통공(491b)에 체결 부재(68)를 체결하여 수용부(491)와 고정부(310) 및/또는 회로부(300)를 고정한다.
패킹 부재(495)는 고정부(310)가 수용부(491) 내부로 완전히 밀착되기 전에 고정부(310)와 수용부(491) 사이에 위치시키고, 그 이후에 고정부(310)를 수용부(491) 내부로 완전히 밀어넣는 것에 의하여 패킹 부재(495)가 고정될 수도 있다. 또는 고정부(310)가 수용부(491) 내부로 완전히 밀어넣은 후에 패킹 부재(495)가 고정될 수도 있다. 그 외의 다양한 변형이 가능하다.
도 8e에 도시한 바와 같이, 개구부(494a)를 통하여 단자(31)에 리본(122)을 체결한다. 앞서 설명한 바와 같이, 수용부(491)의 바닥면(4942)에 형성된 개구부(494a)는 커버부(494c)에 의하여 막히지 않은 상태이므로, 개구부(494a)에 의하여 단자(31) 및 이에 연결될 리본(122)이 외부로 노출된 상태이다. 따라서, 개구부(494a)를 통하여 단자(31)와 리본(122)을 쉽게 고정할 수 있다. 리본(122)을 단자(31)에 체결 또는 고정하는 방법에 대해서는 도 7을 참조하여 상세하게 설명하였으므로 그 설명을 생략한다.
이어서, 도 8f에 도시한 바와 같이, 개구부(494a)를 막도록 커버부(494b)를 고정한다. 좀더 정확하게는, 개구부(494a)를 둘러싸도록 위치하는 접착 부재(도 4의 참조부호 494c, 이하 동일)에 의하여 수용부(494)의 바닥면(4942)와 커버부(494b)를 접합한다. 접착 부재(494c)를 개구부(494a)를 둘러싸도록 수용부(491)의 바닥면(4942) 위에 도포한 다음 접착 부재(494c) 위에 커버부(494b)를 놓고 압착할 수도 있고, 커버부(494b)의 가장자리 부분에 접착 부재(494c)를 도포한 상태에서 이를 수용부(491)의 바닥면(4942) 위에 놓고 압착할 수도 있다. 또는, 수용부(491)의 바닥면(4942) 위에 접착 부재(494c) 및 커버부(494b)를 차례로 위치한 상태에서 열, 압력 등을 가하여 이들을 고정할 수도 있다. 그 외의 다양한 변형이 가능하다.
회로부(300) 등의 수리, 교체, 검사 등이 필요한 경우에는 도 8a 내지 도 8f의 공정 또는 도 8b 내지 도 8f의 공정을 거꾸로 수행하여, 회로부(300)를 수용부(491)로부터 분리시킬 수 있다. 원하는 수리, 교체, 검사 등의 작업이 완료된 이후에는 도 8a 내지 도 8f의 공정 또는 도 8b 내지 도 8f의 공정을 다시 수행하여 회로부(300)를 수용부(491)에 다시 고정할 수 있다.
이에 의하면 간단한 방법에 의하여 개방 측면(491a)을 통하여 회로부(300)(또는, 회로부(300)가 고정된 고정부(310))를 수용부(491) 내부로 삽입하거나 수용부(491)로부터 분리할 수 있다. 이에 의하여 회로부(300)와 수용부(491)를 간단한 공정에 의하여 고정할 수 있고, 회로부(300) 등의 수리, 교체, 검사 등의 공정을 단순화할 수 있다. 따라서, 회로부(300) 등에 고장이 발생하여도 수용부(491) 등을 그대로 사용할 수 있어 수리 비용을 줄일 수 있다. 특히, 내구성 등을 향상하기 위하여 수용부(491)를 금속으로 사용하는 경우에는 수리 비용을 크게 줄일 수 있다.
상술한 바에 따른 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.
100: 태양 전지 모듈
10: 태양 전지 패널
20: 프레임
30: 일체형 인버터
31: 단자
33: 바이패스 다이오드
35: 인버터 부재
37: 회로 기판
300: 회로부
310: 고정부
312: 커버링 부재
314: 바닥 부재
316: 받침 부재
49: 수용부

Claims (20)

  1. 태양 전지 패널을 포함하는 태양 전지 모듈에 사용되는 일체형 인버터로서,
    태양 전지 패널에 연결되는 단자, 그리고 상기 단자에 전기적으로 연결되는 직류-교류 인버터를 포함하는 인버터 부재를 포함하는 회로부; 및
    상기 회로부를 수용하는 수용부
    를 포함하고,
    상기 회로부와 상기 수용부가 슬라이딩 방식으로 결합되는 일체형 인버터.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 일체형 인버터는 상기 회로부가 고정되는 고정부를 더 포함하고,
    상기 회로부가 상기 고정부에 고정된 상태로 상기 수용부 내부로 슬라이딩되어 상기 수용부에 결합되는 일체형 인버터.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 수용부는 적어도 하나의 측면이 개구되어 개방 측면을 구성하고,
    상기 고정부는 상기 수용부의 개방 측면을 막는 커버링 부재를 구비하는 일체형 인버터.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 커버링 부재와 상기 수용부가 결합되어 상기 회로부를 둘러싸는 하나의 하우징을 구성하는 일체형 인버터.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 커버링 부재가 상기 수용부에 고정되는 일체형 인버터.
  6. 제3항에 있어서,
    상기 고정부와 상기 수용부가 나사 결합, 접착 물질, 밀봉 물질, 접착 테이프, 패킹 부재 및 래치 구조 중 적어도 하나에 의하여 고정되는 일체형 인버터.
  7. 제3항에 있어서,
    상기 커버링 부재가 상기 수용부 쪽으로 돌출 형성되며 제1 관통공을 가지는 브라켓 부재를 포함하고,
    상기 수용부는 상기 제1 관통공에 대응하는 위치에 제2 관통공을 포함하며,
    상기 제1 관통공과 상기 제2 관통공을 관통하는 체결 부재에 의하여 상기 수용부와 상기 커버링 부재가 나사 결합으로 고정되는 일체형 인버터.
  8. 제3항에 있어서,
    상기 커버링 부재와 상기 수용부 사이에 위치하는 패킹 부재를 더 포함하는 일체형 인버터.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 패킹 부재가 상기 개방 측면이 위치하는 상기 수용부의 가장자리를 따라 형성되는 일체형 인버터.
  10. 제3항에 있어서,
    상기 일체형 인버터가 교류 출력 케이블을 포함하고,
    상기 교류 출력 케이블이 상기 커버링 부재를 통하여 인출되는 일체형 인버터.
  11. 제2항에 있어서,
    상기 고정부가 상기 회로부가 안착되는 바닥 부재를 포함하는 일체형 인버터.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 단자 및 상기 인버터 부재가 회로 기판에 형성되어 회로 패턴에 의하여 서로 연결되어 회로부를 구성하고,
    상기 회로 기판이 상기 바닥 부재에 고정되는 일체형 인버터.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 바닥 부재에 압입 너트가 위치하고,
    상기 회로 기판에 상기 압입 너트에 대응하는 위치에 체결홀이 위치하며,
    상기 압입 너트 및 상기 체결홀에 체결 부재가 체결되어 상기 회로 기판과 상기 바닥 부재를 고정하는 일체형 인버터.
  14. 제11항에 있어서,
    상기 고정부가 상기 커버링 부재가 위치하는 가장자리에 반대되는 가장자리에 위치하는 받침 부재를 더 포함하는 일체형 인버터.
  15. 제11항에 있어서,
    상기 수용부의 내면에 상기 고정부의 슬라이딩 방향을 따라 형성되는 가이드 부재를 더 포함하는 일체형 인버터.
  16. 제2항에 있어서,
    상기 고정부가 절연 물질 또는 전도성 물질을 포함하는 일체형 인버터.
  17. 제1항에 있어서,
    상기 수용부가, 상기 태양 전지 패널로부터 이격되어 위치하는 바닥면과, 상기 바닥면으로부터 상기 태양 전지 패널을 향하여 연장되는 측면을 포함하고,
    상기 바닥면에 적어도 상기 단자에 대응하는 부분에 형성된 개구부를 포함하고,
    상기 일체형 인버터가 상기 개구부를 막는 커버부를 더 포함하는 일체형 인버터.
  18. 제1항에 있어서,
    상기 태양 전지 패널은, 태양 전지와, 상기 태양 전지에 연결되는 리본을 포함하고,
    상기 수용부의 내부에서 상기 리본이 상기 단자에 고정되는 일체형 인버터.
  19. 태양 전지 패널; 및
    제1항 내지 제18항 중 어느 한 항에 따른 일체형 인버터
    를 포함하는 태양 전지 모듈.
  20. 제19항에 있어서,
    상기 수용부는 상기 태양 전지 모듈에 대향하는 면이 개구되고,
    상기 태양 전지 모듈에 대향하는 상기 수용부의 면이 상기 태양 전지 패널에 의하여 덮이는 태양 전지 모듈.
KR1020140078747A 2014-06-26 2014-06-26 일체형 인버터 및 이를 포함하는 태양 전지 모듈 KR102289890B1 (ko)

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