KR20160087582A - 태양 전지 모듈의 기계적 하중 시험 장치 - Google Patents

태양 전지 모듈의 기계적 하중 시험 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명의 실시예에 따른, 태양 전지 모듈의 기계적 하중 시험 장치는, 태양 전지 모듈을 지지하는 지지부; 상기 태양 전지 모듈과의 사이에 밀폐 공간부를 가지도록 상기 지지부에 위치하는 챔버부; 및 상기 밀폐 공간부에 연결되어 상기 밀폐 공간부에 기체 압력을 제공하는 압력 제공부를 포함한다.

Description

태양 전지 모듈의 기계적 하중 시험 장치{MECHANICAL LOAD TEST APPARATUS OF SOLAR CELL MODULE}
본 발명은 태양 전지 모듈의 기계적 하중 시험 장치에 관한 것으로서, 좀더 상세하게는, 구조를 개선한 태양 전지 모듈의 기계적 하중 시험 장치에 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 포함하는 태양 전지 모듈의 다양한 특성을 평가하기 위하여 다양한 검사가 수행된다. 일 예로, 태양 전지 모듈의 내구성을 평가하기 위하여 태양 전지 모듈이 기계적 하중에서 파손, 효율 저하 등의 문제 없이 잘 견딜 수 있는지를 시험하는 기계적 하중 시험이 수행될 수 있다. 기계적 하중 시험은, 외부 환경에서 일정한 압력으로 가해지는 기계적 하중에 잘 견딜 수 있는지를 시험하는 정적 기계적 하중 시험(static mechanical load test)와, 운반, 설치 등의 공정에서 가해지는 변화하는 기계적 하중에 잘 견딜 수 있는지를 시험하는 동적 기계적 하중 시험(dynamic mechanical load test)을 포함한다.
종래의 정적 기계적 하중 시험에서는 태양 전지 모듈 위에 일정한 무게를 가지는 모래 주머니 또는 고무 주머니 등을 올려놓아 일정한 무게에서 태양 전지 모듈이 견딜 수 있는지를 시험하였다. 그러나 이러한 시험 방법에 의하면 태양 전지 모듈의 각 부분에 가해지는 하중이 균일하지 않고 작업 시간이 오래 걸리는 문제가 있었다. 또한, 태양 전지 모듈에 가해지는 하중을 주기적으로 변화시키는 동적 기계적 하중 시험을 위한 장비로는 상용화되거나 일반적으로 사용되는 장치가 아직 없다. 예를 들어, 동적 기계적 하중 시험으로는 태양 전지 모듈에 복수 개의 별개의 공압 부재를 부착하고 공압 부재를 구동하여 태양 전지 모듈에 이를 들어올리는 힘을 제공하여 태양 전지 모듈의 동적 하중을 측정하는 방법 등이 알려져 있다. 이러한 방법에 의하면 태양 전지 모듈의 각 부분에 가해지는 하중이 균일하지 않고 복수 개의 공압 부재를 태양 전지 모듈에 설치하는 공정, 이들을 각각 구동하는 공정 등이 필요하므로 시험 공정이 매우 복잡해질 수 있다. 또한, 정적 기계적 하중 시험과 동적 기계적 하중 시험을 모두 수행할 수 있는 기계적 하중 시험 장치가 없었다.
본 발명은 태양 전지 모듈에 전체적으로 균일한 압력을 제공할 수 있고 시험 시간을 단축하고 시험 공정을 단순화하면서도 시험 정확도를 향상할 수 있는 태양 전지 모듈의 기계적 하중 시험 장치를 제공하고자 한다.
또한, 본 발명은 정적 기계적 하중 시험과 동적 기계적 하중 시험을 모두 수행할 수 있는 태양 전지 모듈의 기계적 하중 시험 장치를 제공하고자 한다.
본 발명의 실시예에 따른, 태양 전지 모듈의 기계적 하중 시험 장치는, 태양 전지 모듈을 지지하는 지지부; 상기 태양 전지 모듈과의 사이에 밀폐 공간부를 가지도록 상기 지지부에 위치하는 챔버부; 및 상기 밀폐 공간부에 연결되어 상기 밀폐 공간부에 기체 압력을 제공하는 압력 제공부를 포함한다.
본 실시예에 따른 하중 시험 장치에서는 밀폐 공간부 내에 제공된 기체 압력에 의하여 태양 전지 모듈에 하중을 가하므로 태양 전지 모듈의 전체에 균일하게 하중을 제공할 수 있다. 또한, 압력원을 구동하는 시간, 주기 등을 조절하는 것에 의하여 원하는 하중 사이클을 인가하여 실제 환경과 유사한 상황에서 하중 시험이 가능하며, 정적 기계적 하중 시험과 동적 기계적 하중 시험을 모두 수행할 수 있다.
그리고 기체 압력을 제공하는 간단한 공정 및 단축된 시험 시간만으로 하중 시험을 할 수 있다. 또한, 기체 압력을 제공하는 하중 시험 장치의 다양한 부품 등을 일체화하여 하중 시험 장치의 구조를 단순화할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 하중 시험 장치에 적용될 수 있는 태양 전지 모듈의 일 예를 도시한 사시도이다.
도 2는 도 1의 II-II 선을 따라 잘라서 본 단면도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 태양 전지 모듈의 하중 시험 장치의 전면 분해 사시도이다.
도 4는 도 3의 태양 전지 모듈의 하중 시험 장치의 후면 분해 사시도이다.
도 5는 도 3의 A 부분을 확대하여 도시한 부분 사시도이다.
도 6은 도 3 내지 도 5에 도시한 본 발명 실시예에 따른 태양 전지 모듈의 하중 시험 장치에 태양 전지 모듈을 장착하여 태양 전지 모듈에 하중을 가하는 상태를 개략적으로 도시한 단면도이다.
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 모듈의 기계적 하중 시험 장치(이하 "하중 시험 장치")를 좀더 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 하중 시험 장치에 적용될 수 있는 태양 전지 모듈의 일 예를 도시한 사시도이고, 도 2는 도 1의 II-II 선을 따라 잘라서 본 단면도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 실시예에 따른 태양 전지 모듈(100)은, 태양 전지(112)를 포함하는 태양 전지 패널(110)과, 태양 전지 패널(110)의 외곽부를 고정하는 프레임(120)을 포함할 수 있다.
태양 전지 패널(110)은, 적어도 하나의 태양 전지(112)와, 태양 전지(112)를 둘러싸서 밀봉하는 밀봉재(114)와, 밀봉재(114) 위에서 태양 전지(112)의 전면에 위치하는 전면 기판(116)과, 밀봉재(114) 위에서 태양 전지(112)의 후면에 위치하는 후면 기판(118)을 포함한다.
일 예로, 태양 전지(112), 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(112)가 복수로 구비되며, 태양 전지(112)의 제1 전극과 이에 이웃한 태양 전지(112)의 제2 전극은 리본(119) 등에 의하여 연결되어, 복수 개의 태양 전지(112)가 하나의 열을 이루는 태양 전지 스트링(string)을 형성할 수 있다. 태양 전지(112)의 구조 및 복수의 태양 전지(112)의 연결 구조 등은 알려진 다양한 구조가 적용될 수 있다.
이와 같이 본 실시예에서는 태양 전지(112)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(112)로 사용할 수 있다. 그리고 복수 개의 태양 전지(112)를 구비하는 것을 예시하였으나, 하나의 태양 전지(112)만을 구비하는 것도 가능하다.
밀봉재(114)는, 태양 전지(112)의 전면에 위치하는 제1 밀봉재(114a)와, 태양 전지(112)의 후면에 위치하는 제2 밀봉재(114b)를 포함할 수 있다. 제1 밀봉재(114a)와 제2 밀봉재(114b)는 태양 전지(112)에 악영향을 미칠 수 있는 수분이나 산소를 차단하며, 태양 전지 패널(110)의 각 요소들이 화학적으로 결합할 수 있도록 한다. 후면 기판(118), 제2 밀봉재(114b), 태양 전지(112), 제1 밀봉재(114a), 전면 기판(116)을 차례로 위치시킨 상태에서 열 및/또는 압력 등을 가하는 라미네이션 공정에 의하여 태양 전지 패널(110)을 일체화할 수 있다.
이러한 제1 밀봉재(114a)와 제2 밀봉재(114b)는 에틸렌초산비닐 공중합체 수지(EVA), 폴리비닐부티랄, 규소 수지, 에스테르계 수지, 올레핀계 수지 등이 사용될 수 있다. 그러나 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다. 따라서, 제1 및 제2 밀봉재(114a, 114b)는 그 외 다양한 물질을 이용하여 라미네이션 이외의 다른 방법에 의하여 형성될 수 있다. 이때, 제1 및 제2 밀봉재(114a, 114b)는 광 투과성을 가져 후면 기판(118)을 통하여 입사되는 광 또는 후면 기판(118)에서 반사되는 광 등이 태양 전지(112)에 도달할 수 있도록 한다.
전면 기판(116)은 제1 밀봉재(114a) 상에 위치하여 태양 전지 패널(110)의 전면을 구성한다. 전면 기판(116)은 외부의 충격 등으로부터 태양 전지(112)를 보호할 수 있는 강도와 태양광 등의 광을 투과할 수 있는 광 투과성을 가지는 물질로 구성될 수 있다. 일 예로, 전면 기판(116)은 유리 기판 등으로 구성될 수 있다. 이때, 강도를 향상할 수 있도록 전면 기판(116)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(116)이 수지 등으로 구성되는 시트 또는 필름일 수도 있다. 즉, 본 발명이 전면 기판(116)의 물질에 한정되는 것은 아니며, 전면 기판(116)이 다양한 물질로 구성될 수 있다.
후면 기판(118)은 제2 밀봉재(114b) 상에 위치하여 태양 전지(112)의 후면에서 태양 전지(112)를 보호하는 층으로서, 방수, 절연 및 자외선 차단 기능을 할 수 있다.
후면 기판(118)은 외부의 충격 등으로부터 태양 전지(112)를 보호할 수 있는 강도를 가질 수 있으며, 원하는 태양 전지 패널(110)의 구조에 따라 광을 투과하거나 반사하는 특성을 가질 수 있다. 일 예로, 후면 기판(118)을 통하여 광이 입사되도록 하는 구조에서는 후면 기판(118)이 투광성 물질을 가질 수 있고, 후면 기판(118)을 통하여 광이 반사되도록 하는 구조에서는 후면 기판(118)이 비투광성 물질 또는 반사 물질 등으로 구성될 수 있다. 일 예로, 후면 기판(118)는 유리와 같은 기판 형태로 구성될 수도 있고, 필름 또는 시트 등의 형태로 구성될 수 있다. 예를 들어, 후면 기판(118)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(118)의 물질 등에 한정되는 것은 아니다.
상술한 바와 같이 복수의 층으로 구성된 태양 전지 패널(110)을 안정적으로 고정하기 위하여 태양 전지 패널(110)의 외곽부가 고정되는 프레임(120)이 위치할 수 있다. 도면에서는 태양 전지 패널(110)의 외곽부 전체가 프레임(120)에 고정되는 것으로 도시되어 있으나 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다. 따라서, 프레임(120)이 태양 전지 패널(110)의 일부 가장자리만을 고정하는 등 다양한 변형이 가능하다.
본 실시예에서 프레임(120)은, 태양 전지 패널(110)의 적어도 일부가 삽입되는 패널 삽입부(122)와, 패널 삽입부(122)로부터 외부를 향해 연장되는 연장부(124)를 포함할 수 있다.
좀더 구체적으로 패널 삽입부(122)는, 태양 전지 패널(110)의 전면에 위치한 전면 부분(122a), 태양 전지 패널(110)의 측면에 위치한 측면 부분(122b), 태양 전지 패널(110)의 후면에 위치한 후면 부분(122c)이 서로 연결되어, 이 내부에 태양 전지 패널(110)의 외곽부가 위치하도록 할 수 있다. 일례로, 패널 삽입부(122)는 두 번 절곡되어 내부에 태양 전지 패널(110)의 가장자리가 위치하도록 하는 "ㄷ"자 단면 형상 또는 "U"자 형상을 가질 수 있다. 그러나 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며 전면 부분(122a), 측면 부분(122b) 및 후면 부분(122c) 중 어느 하나 또는 일부가 위치하지 않을 수도 있다. 그 외에도 다양한 변형이 가능하다.
패널 삽입부(122)로부터 후방으로 연장되는 연장부(124)는, 패널 삽입부(122)로부터 후방을 향해 연장되며 측면 부분(122b)과 평행하게 형성되는(또는 측면 부분(122b)과 동일 평면 상에 형성되는) 제1 연장 부분(124a)과, 제1 연장 부분(124a)으로부터 절곡 연장되어 태양 전지 패널(110)의 후면 또는 후면 부분(122c)과 일정 간격을 두고 형성되는 제2 연장 부분(124b)를 포함할 수 있다. 제2 연장 부분(124b)은 태양 전지 패널(110)의 후면 또는 후면 부분(122c)과 평행하거나 이와 경사지게 형성될 수 있다. 이에 의하여 연장부(124)는 한 번 절곡 형성되어 후면 부분(122c)과의 사이에 공간을 형성하는 "ㄴ"자 형상 또는 "L"자 단면 형상을 가질 수 있다.
이와 같은 연장부(124)는 프레임(120)의 강도를 증가시키고 가대, 지지체 또는 바닥면 등에 고정되는 부분과 연결되는 부분으로서, 연장부(124)에는 가대, 지지체, 또는 바닥면과의 체결을 위한 체결 부재(도시하지 않음)가 체결되는 체결홀(120a)이 형성될 수 있다. 이와 같이 태양 전지 패널(110)과 이격된 제2 연장 부분(124b)에 체결 부재 등을 체결하므로 체결 부재를 이용한 태양 전지 모듈(100)의 설치 시에 태양 전지 패널(110)이 손상되는 것을 방지할 수 있다.
체결 부재 등을 안정적으로 고정할 수 있도록 제2 부분(124b)은 후면 부분(122c)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(124)가 그 외의 다양한 형상을 가질 수 있다.
이러한 프레임(120)은 다양한 방법으로 태양 전지 패널(110)에 고정될 수 있다. 그러나 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며 일 예로, 프레임(120)를 구성하는 부분들을 태양 전지 패널(110)의 외곽부에서 조립하여 결합할 수 있다. 그 외에도 태양 전지 패널(110)의 외곽부를 이루는 부분을 탄성을 가지는 부분(일례로, 탄성을 가지는 테이프)으로 형성하여, 이 탄성을 가지는 부분을 이용하여 패널 삽입부(122) 내에 태양 전지 패널(110)을 삽입할 수 있다. 그 외의 다양한 변형이 가능하다.
도 3 내지 도 6을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 태양 전지 모듈의 기계적 하중 시험을 수행하는 하중 시험 장치를 좀더 상세하게 설명한다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 하중 시험 장치의 전면 분해 사시도이고, 도 4는 도 3의 하중 시험 장치의 후면 분해 사시도이다. 도 5는 도 3의 A 부분을 확대하여 도시한 부분 사시도이다.
도 3 및 도 4를 참조하면, 본 실시예에 따른 하중 시험 장치(200)는, 태양 전지 모듈(도 1 또는 도 6의 참조부호 100, 이하 동일)의 일면(일 예로, 도면의 상면) 노출하면서 적어도 일측을 고정하는 지지부(210)와, 상기 태양 전지 모듈(100)의 일면 쪽에 위치하여 태양 전지 모듈(100)과의 사이에 일정한 밀폐 공간부(220a)를 가지도록 지지부(210) 위에 위치하는 챔버부(220)와, 챔버부(220)에 연결되어 밀폐 공간부(220a)에 기체 압력을 제공하는 압력 제공부(230)를 포함한다. 그리고 지지부(210)가 고정되며 챔버부(220)가 이동 가능하게 설치되는 프레임부(240)를 더 포함할 수 있다. 이를 좀더 상세하게 설명한다.
프레임부(240)는 하중 시험 장치(200)를 구성하는 지지부(210), 챔버부(220) 및/또는 압력 제공부(230)를 고정하거나 이들이 위치할 수 있는 공간을 제공할 수 있다.
일 예로, 본 실시예에서 프레임부(240)는, 지지부(210)가 놓여지거나 고정되도록 일정 면적을 가지는 플레이트로 구성되며 바닥으로부터 일정 거리만큼 이격된 작업대(241)를 구비한다. 이에 의하여 작업대(241) 위에 위치한 지지부(210)가 안정적으로 고정될 수 있고, 작업자가 편하게 작업할 수 있는 위치에 작업대(241)를 위치시킬 수 있다.
그리고 작업대(241)의 하부에 작업대(241)를 바닥으로부터 일정 거리만큼 이격하도록 지지하면서 내부에 공간을 가지는 하부 프레임부(243)가 구비된다. 하부 프레임부(243)의 내부 공간에 압력 제공부(230)의 일부가 위치하도록 할 수 있다. 그러면 작업대(241)가 원하는 높이에 위치할 수 있도록 하면서 압력 제공부(230)의 설치 공간을 별도로 구비하지 않아도 되어, 하중 시험 장치(200)의 부피를 줄일 수 있다.
본 실시예에서는 하부 프레임부(243)가, 바닥면에 고정되는 가로 부재와, 가로 부재와 작업대(241)을 연결하도록 일정 간격마다 바닥면과 직교하는 방향으로 위치하는 세로 부재를 포함하여, 하부 프레임부(243)의 제조 비용 및 무게를 최소화하는 것을 예시하였다. 그러나 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며 하부 프레임부(243)의 형상은 다양한 변형이 가능하다.
또한, 작업대(241)의 상부에 챔버부(220)가 이동 가능하게 설치되도록 하는 상부 프레임부(245)가 구비된다. 상부 프레임부(245)에는 챔버부(220)가 지지부(210)와 가까워지나 멀어지는 방향으로 자유롭게 이동하도록 고정될 수 있다. 그러나 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며 챔버부(220)가 상부 프레임부(245) 이외의 다른 구성 등에 의하여 고정되는 등 다양한 변형이 가능하다.
본 실시예에서는, 일 예로, 상부 프레임부(245)가 챔버부(220)의 상부에 위치하는 상부 부분(245a)과, 작업대(241)와 상부 부분(245a)을 연결하여 상부 부분을 지지하는 세로 부재(245b)를 포함한다. 도면에서는 간략한 도시를 위하여 상부 부분(245a)이 플레이트 형상을 가지는 것으로 예시하였으나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다. 따라서, 상부 부분(245a)이 서로 이격되는 복수 개의 철근, 구조재 등으로 구성될 수도 있다. 그 외에도 상부 프레임부(245)의 형상은 다양한 변형이 가능하다.
프레임부(240)는 지지부(210), 챔버부(220) 등을 안정적으로 지지할 수 있는 다양한 물질로 구성될 수 있다. 일 예로, 프레임부(245)는 금속 물질을 포함할 수 있고, 스테인리스 강 등을 포함할 수 있다. 그리고 프레임부(245)를 구성하는 작업대(241), 상부 프레임부(243) 및 하부 프레임부(245)가 서로 다른 물질로 구성될 수도 있다.
작업대(241) 위에 고정된 지지부(210)는 태양 전지 모듈(100)의 일면(일 예로, 도면의 상면) 노출하면서 태양 전지 모듈(100)의 측면을 고정한다. 좀더 구체적으로, 지지부(210)는 태양 전지 모듈(100)의 하부면을 지지하는 지지대(211)와, 태양 전지 모듈(100)의 측면에 밀착 고정되는 측면 부재(213)를 포함한다.
지지대(211)는 태양 전지 모듈(100)에 부분적으로 대응되도록 위치하여 태양 전지 모듈(100)을 바닥면(즉, 작업대(241)의 면)으로부터 일정 간격만큼 이격된 상태로 유지하도록 한다. 이에 의하여 태양 전지 모듈(100)이 지지대(211)의 높이만큼 바닥면으로부터 이격된 상태로 위치하게 되어, 가대 위에 장착되는 태양 전지 모듈(100)의 실제 환경과 유사한 환경을 구현할 수 있으며 압력에 의하여 태양 전지 모듈(100)의 휘는 정도를 좀더 정밀하게 측정할 수 있다.
도면에서는 지지대(211)는 태양 전지 모듈(100)이 장착되는 가대와 유사하게 태양 전지 모듈(100)의 상부 쪽에 하나 태양 전지 모듈(100)의 하부 쪽에 하나 위치하는 것을 예시하였으나, 지지대(211)의 위치, 개수 등이 한정되는 것은 아니다. 본 실시예에서 지지대(211)는 일 방향을 따라 길게 이어지는 형상을 가질 수 있는데, 프레임부(240)에서 서로 마주보는 가장자리를 가로질러 길게 이어질 수 있다. 그리고 본 실시예에서 지지대(211)는, 작업대(241)에 고정되는 바닥 부분(211a)과, 바닥 부분(211a)으로부터 절곡되어 작업대(241)와 수직하는 방향으로 일정 높이를 가지면서 돌출되는 돌출 부분(211b)과, 돌출 부분(211b)으로부터 절곡되어 태양 전지 모듈(100)에 접하는 고정 부분(211c)을 포함할 수 있다. 고정 부분(211c)에는 태양 전지 모듈(100)의 프레임(120)의 체결홀(120a)에 대응하는 위치에 체결홀(211d)이 구비될 수 있다. 태양 전지 모듈(100)의 프레임(120)의 체결홀(120a)과 고정 부분(211c)의 체결홀(211d)을 일치한 상태에서 이들을 나사, 스크루, 볼트, 나사 등을 이용하여 체결하여 프레임(120)과 고정 부분(211c)을 결합할 수 있다. 바닥 부분(211a)과 고정 부분(211c)은 돌출 부분의 일측에서 서로 동일한 방향을 따라 서로 평행하게 연장될 수 있다. 일 예로, 지지대(211)는 대략적인 "ㄷ"자 형상 또는 "U"자 형상을 가질 수 있다. 이러한 구조에 의하여 지지대(211)의 부피를 최소화할 수 있고 태양 전지 모듈(100)과의 고정을 쉽게 할 수 있으며 태양 전지 모듈(100)을 안정적으로 고정할 수 있다. 그러나 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며 지지대(211)의 형상은 다양한 변형이 가능하다.
지지대(211)는 태양 전지 모듈(100)을 안정적으로 지지할 수 있는 다양한 물질로 구성될 수 있다. 일 예로, 지지대(211)는 금속 물질을 포함할 수 있다. 그러나 본 발명이 지지대(211)의 물질에 한정되는 것은 아니며 지지대(211)가 다양한 물질로 구성될 수 있다.
측면 부재(213)는 태양 전지 모듈(100)의 측면에 밀착 고정되는 것으로, 본 실시예에서 측면 부재(213)는 태양 전지 모듈(100)의 측면 전체에 밀착 고정될 수 있다. 좀더 구체적으로, 측면 부재(213)는, 지지대(211) 위에 고정되며 태양 전지 모듈(100)의 모든 가장자리를 밀착되도록 형성되도록 태양 전지 모듈(100)의 가장자리의 개수에 대응하도록 복수 개의 부재를 포함할 수 있다. 일 예로, 태양 전지 모듈(100)이 사각형 형상을 가지고, 측면 부재(213)가 태양 전지 모듈(100)의 4개의 가장자리에 각기 대응하는 제1 내지 제4 부재(2131, 2132, 2133, 2134)를 포함할 수 있다.
본 실시예에서는 일 예로, 제1 부재(2131)가 작업대(241)에 이동 불가능하게 고정되고, 제1 부재(2131)에 대향하여 이에 평행하게 위치하는 제2 부재(2132)가 제3 및 제4 부재(2133, 2134) 또는 작업대(241)에 탈착 가능하게 결합될 수 있다. 그리고 제1 부재(2131)의 양단과 제2 부재(2132)의 양단을 각기 연결하도록 이들과 교차하는 제3 및 제4 부재(2133, 2134)가 서로 사이의 거리가 조절되도록 이동 가능하게 작업대(241)에 고정될 수 있다.
좀더 구체적으로는, 제3 및 제4 부재(2133, 2134)에는 서로 마주보는 방향(즉, 길이 방향과 교차하는 방향)으로 연장된 길이 조절 홀(2130a)이 형성되고, 길이 조절 홀(2130a)에 결합되는 고정부(2130b)가 위치할 수 있다. 일 예로, 고정부(2130b)는 길이 조절 홀(2130a)을 통하여 작업대(214) 또는 작업대(214) 위에서 제3 또는 제4 부재(2133, 2134)를 지지하는 받침대(2136)에 고정되는 나사 부재일 수 있다. 이때, 고정부(2130b)를 조여 작업대(214) 또는 받침대(2136)에 완전하게 고정되면 제3 또는 제4 부재(2133, 2134)가 움직이지 않도록 고정되고, 고정부(2130b)를 조금 풀어둔 상태에서는 제3 또는 제4 부재(2133, 2134)가 길이 조절 홀(2130a)의 길이만큼 이동할 수 있게 된다.
따라서 제2 부재(2132)를 작업대(214)로부터 분리한 상태에서 고정부(2130b)를 풀어 제3 및 제4 부재(2133, 2134)를 길이 조절 홀(2130a)을 따라 슬라이딩하여 제3 및 제4 부재(2133, 2134) 사이의 거리가 멀어지도록 한다. 그 상태에서 제1, 제3 및 제4 부재(2131, 2133, 2134)에 의하여 형성된 공간 내에 태양 전지 모듈(100)을 위치시키고 태양 전지 모듈(100)을 지지대(211)에 고정한다. 그리고 제2 부재(2132)를 제3 및 제4 부재(2132) 사이에 위치시키고, 길이 조절 홀(2130a)을 따라 제3 및 제4 부재(2133, 2134)를 슬라이딩시켜 제3 및 제4 부재(2133, 2134)가 제1 및 제2 부재(2131, 2132)의 양 측면 및 태양 전지 모듈(100)의 측면에 완전하게 밀착되도록 위치를 조정한 다음에, 고정부(2130b)를 조여서 제3 및 제4 부재(2133, 2134)를 고정한다.
이에 의하면 태양 전지 모듈(100)을 측면 부재(213)에 의하여 정의된 내부 공간 내에 쉽게 고정하면서도 제1 내지 제4 부재(2131, 2132, 2133, 2134)를 태양 전지 모듈(100)의 측면 전체에 견고하게 밀착할 수 있다.
도면에서는 제1 및 제2 부재(2131, 2132)가 태양 전지 모듈(100)의 장변에 대응하고, 제3 및 제4 부재(2133, 2134)가 태양 전지 모듈(100)의 단변에 대응하는 것을 예시하였다. 이에 의하여 작업대(241)에 탈착 가능하게 결합되는 제2 부재(2132)가 장변에 해당하여 태양 전지 모듈(100)을 측면 부재(213)의 내부 공간에 삽입하는 공정, 태양 전지 모듈(100)을 지지대(213)에 고정하는 공정 등에서 충분한 작업 공간을 확보할 수 있다. 그러나 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며, 작업대(214)에 고정되는 측면 부재(213)의 부분, 이동 가능하게 고정되는 측면 부재(213)의 부분, 탈착 가능하게 결합되는 측면 부재(213)의 부분 등은 다양하게 변형될 수 있다.
측면 부재(213)는 태양 전지 모듈(100)을 안정적으로 고정하고 챔버부(220)와의 사이에 안정적으로 밀폐 공간부(220a)를 형성할 수 있는 다양한 물질로 구성될 수 있다. 일 예로, 측면 부재(213)는 금속 물질을 포함할 수 있다. 그러나 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며 측면 부재(213)가 다양한 물질을 포함할 수 있다.
여기서, 측면 부재(213)에서 태양 전지 모듈(100)이 위치하는 내부면에 태양 전지 모듈(100)을 밀봉 또는 패킹하는 패킹 부재(215)를 포함할 수 있다. 패킹 부재(215)로는 태양 전지 모듈(100)과 측면 부재(213) 사이를 채워 이들 사이에 별도의 공간이 위치하지 않도록 하는 다양한 물질을 포함할 수 있다. 일 예로, 패킹 부재(215)는 내부에 공간부를 가지는 탄성 물질(일 예로, 고무 물질)로 구성될 수 있다. 그러면, 패킹 부재(215)가 측면 부재(213)와 태양 전지 모듈(100)이 사이에서 측면 부재(213)와 태양 전지 모듈(100)의 공간을 효과적으로 채울 수 있다.
좀더 구체적으로, 측면 부재(213)의 내부면에 측면 부재(213)의 길이 방향을 따라 길게 홈(213a)이 형성될 수 있다. 이때, 홈(213a)은 입구(2135a)가 내부(2136a)보다 좁은 폭을 가질 수 있다. 패킹 부재(215)는 홈(213a)의 입구(2135a)보다 넓은 폭을 가지면서 양측에 각기 위치하는 제1 부분(215a)과 제2 부분(215b)과, 홈(213a)의 입구(2135a)보다 좁은 폭을 가지면서 제1 부분(215a)과 제2 부분(215b)을 연결하는 제3 부분(215c)을 포함할 수 있다. 이때, 홈(213a)의 내부(2136a)에 위치하는 제1 부분(215a)의 폭이 측면 부재(213)의 외부에 위치하는 제2 부분(215b)의 폭보다 작을 수 있다. 이에 의하면 제1 부분(215a)이 홈(213a)의 입구(2135a)를 통과하도록 제1 부분(215a)을 홈(213a)의 내부(2136a)로 밀어 넣는 것에 의하여 패킹 부재(215)를 쉽게 홈(213a)에 끼워 고정할 수 있다. 그리고 태양 전지 모듈(100) 쪽에 위치하는 제2 부분(215b)은 충분한 부피를 가져 태양 전지 모듈(100)과 측면 부재(213) 사이를 충분하게 패킹할 수 있다.
그리고 패킹 부재(215)의 내부에는 공간부가 형성되고 공간부의 양단이 개방되거나 폐쇄될 수 있다. 이에 의하여 패킹 부재(215)가 외부로부터 압력을 받아서 손상되는 등의 문제를 방지하거나 패킹 부재(215)가 태양 전지 모듈(100)과 측면 부재(213) 사이 공간의 밀폐력을 좀더 향상하는 등의 효과를 지닐 수 있다.
패킹 부재(215)는 측면 부재(213)의 전체(즉, 제1 내지 제4 부재(2131, 2132, 2133, 2134)의 내부면 전체)에 걸쳐 형성될 수 있다. 이에 의하여 측면 부재(213)가 태양 전지 모듈(100)의 측면 전체에 빈틈 없이 밀착 고정될 수 있다.
패킹 부재(215)가 좀더 안정적으로 측면 부재(213)에 고정될 수 있도록 패킹 부재(215)가 측면 부재(213)에 끼워지기 전 또는 패킹 부재(215)가 측면 부재(213)에 끼워진 후에 패킹 부재(215)와 측면 부재(213)를 접합하는 접착 부재(도시하지 않음)를 도포할 수 있다. 접착 부재는 유체 형태로 제공된 이후에 공기와 접촉하여 경화되면서 측면 부재(213)와 패킹 부재(215)를 접착할 수 있는 다양한 물질, 예를 들어, 실리콘 수지, 에폭시 수지 등을 포함할 수 있다. 그러나 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며 접착 부재가 구비되지 않는 것도 가능하고 접착 부재의 물질 또한 다양한 변형이 가능하다.
그리고 측면 부재(213)는, 제1 내지 제4 부재(2131, 2132, 2133, 2134) 이외에 제1 내지 제4 부재(2131, 2132, 2133, 2134)의 내부에 위치하여 측면 부재(213)의 내부에 위치하여 태양 전지 모듈(100)이 장착되는 부분의 크기를 조절하는 조절판(2138)을 포함할 수 있다. 조절판(2138)은 제1 내지 제4 부재(2131, 2132, 2133, 2134)의 내부 공간에 위치하여 공기가 통하지 않도록 하는 플레이트 형상을 가질 수 있다. 조절판(2138)에서 태양 전지 모듈(100)이 밀착되는 면에 패킹 부재(2138b)가 위치할 수 있다. 조절판(2138)에 형성된 홈 및 패킹 부재(2138b)에 대해서는 상술한 제1 내지 제4 부재(2131, 2132, 2133, 2134)에 형성된 홈(213a) 및 이에 결합된 패킹 부재(215)에 대한 설명이 그대로 적용될 수 있다. 이에 따라 조절판(2138)에 형성된 홈 및 패킹 부재(2138b)에 대한 설명을 생략한다.
일 예로, 작업대(241)에는 조절판(2138)이 장착될 부분에 대응하여 지지대(211)와 동일한 높이의 고정 부재(211e)가 위치할 수 있다. 고정 부재(211e)에는 내부에 체결 부재(일 예로, 나사, 스크루 등)가 끼워질 수 있는 체결홀(즉, 내부면에 나사산을 구비하는 체결홀)을 가질 수 있다. 조절판(2138)에는 고정 부재(211e)에 대응하는 체결홀(2138a)을 구비할 수 있다. 조절판(2138)의 체결홀(2138a)과 고정 부재(211e)의 체결홀이 일치하도록 고정 부재(211e) 위에 조절판(2138)을 놓고, 체결 부재(예를 들어, 나사, 스크루 등)를 체결하는 것에 의하여 조절판(2138)을 쉽게 고정 부재(211e)에 고정할 수 있다. 서로 다른 크기를 가지는 복수 개의 조절판(2138)이 구비되어, 다양한 태양 전지 모듈(100)의 크기에 맞춰 원하는 크기의 조절판(2138)이 장착될 수 있다. 이에 의하여 다양한 크기의 태양 전지 모듈(100)의 하중 시험을 할 수 있다.
지지부(210)의 상부에 위치하는 챔버부(220)는, 적어도 태양 전지 모듈(100)을 전체적으로 덮도록 형성되는 덮개면(221)과, 덮개면(221)의 측면 가장자리에서 태양 전지 모듈(100) 또는 지지부(210)를 향한 방향으로 돌출되는 측면(223)을 포함할 수 있다. 일 예로, 측면(223)은 덮개면(221)과 직교하는 방향으로 돌출될 수 있으며, 챔버부(220)의 덮개면(221)의 가장자리 전체에 걸쳐 형성될 수 있다. 측면(213)은 지지부(210)에 대응하는 위치에 위치할 수 있다. 그러면, 챔버부(220)를 지지부(210) 쪽으로 이동시켜 지지부(210) 위에 챔버부(220)를 위치하게 되면 측면(213)과 지지부(210)가 서로 밀착되고, 태양 전지 모듈(100)과 챔버부(220) 사이에 대략적으로 측면(223)의 높이에 해당하는 두께와 덮개면(221)의 내부 면적에 대응하는 면적을 가지는 밀폐 공간부(220a)가 위치하게 된다. 이와 같이 밀폐 공간부(220a)는 태양 전지 모듈(100)의 전체에 걸쳐서 균일한 두께를 가지는 하나의 공간부로 구성된다.
지지부(210)에 밀착되는 측면(223)의 단부(즉, 지지부(210)에 대향하는 면)에는 측면(223)의 길이 방향(즉, 덮개면(221)의 가장자리)을 따라 패킹 부재(223a)가 고정될 수 있다. 측면(223)에 형성된 홈 및 패킹 부재(223a)에 대해서는 상술한 측면 제4 부재(213)에 형성된 홈(213a) 및 이에 결합된 패킹 부재(215)에 대한 설명이 그대로 적용될 수 있다. 이에 따라 측면(223)에 형성된 홈 및 패킹 부재(223a)에 대한 설명을 생략한다. 이와 같이 측면(223)의 단부에 패킹 부재(223a)가 위치하면 챔버부(220)가 지지부(210) 위에 놓여졌을 때 챔버부(220)와 지지부(210) 사이를 안정적으로 밀폐할 수 있다.
챔버부(220)의 덮개면(221)은 태양 전지 모듈(100) 위에서 안정적으로 밀폐 공간부(220a)을 형성할 수 있도록 태양 전지 모듈(100)과 같거나 그보다 큰 면적을 가지는 플레이트 형상을 가질 수 있다.
그리고 챔버부(220)에는 챔버부(220)를 상하로(즉, 지지부(210)와 멀어지거나 가까워지는 방향으로) 구동하는 챔버 구동부(250)가 연결될 수 있다. 좀더 구체적으로, 본 실시예에서는 챔버부(220)와 상부 프레임부(245) 사이, 좀더 구체적으로는, 덮개면(221)과 상부 부분(245a) 사이에 챔버부(200)를 상하로 구동하는 챔버 구동부(250)가 위치한다. 이와 같이 챔버 구동부(250)를 상부 부분(245a)에 고정하면, 챔버 구동부(250)를 설치하기 위한 별도의 고정부를 구비하지 않아도 되므로 구조를 단순화하고 구조적 안정성을 향상할 수 있다.
챔버 구동부(250)는 챔버부(220)와 상부 프레임부(245) 사이에서 길이가 조절되도록 구동되는 길이 조절부(251)를 포함할 수 있다. 길이 조절부(251)는 그 길이가 조절되어 챔버부(220)를 지지부(210) 쪽으로 이동시키거나 챔버부(220)를 지지부(210)로부터 멀어지게 하는 방향으로 이동시킬 수 있는 다양한 구조, 방식 등이 적용될 수 있다. 일 예로, 길이 조절부(251)는 공압 실린더 또는 유압 실린더 등일 수 있다. 길이 조절부(251)는 일정한 간격을 두고 복수 개 위치하여 챔버부(220)가 안정적으로 이동하도록 할 수 있다.
그리고 챔버 구동부(250)는 길이 조절부(251)가 구동될 때 챔버부(220)가 기울어진 상태로 이동하는 것을 방지할 수 있도록 평행 유지부(253)을 더 포함할 수 있다. 평행 유지부(253)는, 챔버부(220)와 상부 프레임부(245)를 연결하는 복수 개의 리드 스크루(253a)와, 복수 개의 리드 스크루(253a) 상에서 동일 높이에 위치하는 이동부(253b), 복수 개의 리드 스크루(253a) 상에 위치한 이동부(253a)를 평행하게 연결하는 연결봉(253c)을 포함할 수 있다. 복수 개의 리드 스크루(253a)는 챔버부(220)의 덮개면(221)에서 서로 일정 간격을 두고 위치할 수 있다.
길이 조절부(251)에 의하여 길이가 조절될 때 이동부(253b)의 내부에 위치한 나사산이 리드 스크루(253a) 상에 형성된 나사산을 따라 이동하면서 이동부(253b)가 리드 스크루(253a) 상에서 직선 운동을 하게 된다. 이때, 복수 개의 리드 스크루(253c)에서 동일 높이에 위치한 복수의 이동부(253b)는 연결봉(253c)에 의하여 연결된 상태로 이동하게 되므로, 챔버부(220)가 한쪽으로 기울어지거나 하지 않고 평행 상태로 이동할 수 있다.
챔버부(220)의 덮개면(221)에 복수 개의 연결공(221a)이 위치할 수 있다. 압력 제공부(230)의 연결부(233)가 연결되는 부분으로, 연결부(233)의 개수에 따라 모든 연결공(221a)에 연결부(233)를 연결하는 것도 가능하고, 일부 연결공(221a)에는 연결부(233)가 연결되고 다른 연결공(221a)은 덮개(221b)로 막는 것도 가능하다. 연결공(221a)은 덮개면(221)에서 일정 간격을 두고 고르게 배치되어 연결부(233)를 통하여 제공되는 기체 압력을 밀폐 공간부(220a)로 제공할 수 있도록 한다.
챔버부(220)에 연결되는 압력 제공부(230)는 밀폐 공간부(220a)에 기체 압력을 제공한다. 압력 제공부(230)는, 기체 압력을 생성하기 위한 압력원(231)과, 압력원(231)과 밀폐 공간부(220a)를 연결하도록 챔버부(220)에 연결되는 연결부(233)를 포함할 수 있다. 본 실시예에서는 일 예로, 챔버부(220)의 덮개면(221)에 연결부(233)가 위치하여 넓은 면적을 가지는 덮개면(221)에 안정적으로 고정될 수 있다. 그리고 연결부(233)가 챔버부(220)의 상부면에 복수 개 고정되어 챔버부(220)에 의하여 형성된 단일의 밀폐 공간부(220a) 내에 균일하게 기체 압력을 제공할 수 있도록 한다. 그러나 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며 연결부(233)와 챔버부(220)의 연결 구조, 연결 위치 등은 다양하게 변형 가능하다.
압력원(231)은 밀폐 공간부(220a)에 기체 압력을 제공할 수 있는 다양한 구조, 방식 등을 가질 수 있다. 일 예로, 압력원(231)으로 간단한 구조 및 작은 부피를 가지는 링 블로워(ring blower)를 사용할 수 있다.
이때, 압력원(231)은 밀폐 공간부(220a)에 음압 및 양압 중 적어도 하나를 제공할 수 있다. 좀더 상세하게는, 본 실시예에서 밀폐 공간부(220a)에 양압을 제공하는 제1 압력원(231a)과, 밀폐 공간부(220a)에 음압을 제공하는 제2 압력원(231b)을 포함할 수 있다. 이에 의하여 본 실시예에 따른 하중 시험 장치(200)는 정적 기계적 하중 시험과 동적 기계적 하중 시험을 모두 수행할 수 있다. 즉, 양압을 제공하는 제1 압력원(231a)에 의하여 일정 수준 이상의 양압을 제공하는 것에 의하여 정적 기계적 하중 시험을 할 수 있고, 양압을 제공하는 제1 압력원(231a)과 음압을 제공하는 제2 압력원(231b)을 교대로 구동하는 것에 의하여 압력이 양압에서부터 음압으로 변화하고 다시 음압에서부터 양압으로 변화하는 경우에 태양 전지 모듈(100)의 특성을 측정하는 동적 기계적 하중 시험을 할 수 있다. 이에 따라 본 실시예에서는 정적 기계적 하중 시험과 동적 기계적 하중 시험을 함께 수행할 수 있어 태양 전지 모듈(100)의 기계적 하중 시험에 필요한 장비의 개수, 부피 등을 효과적으로 줄일 수 있다.
일 예로, 제1 압력원(231a)은 최대 5400 Pa의 양압을 제공할 수 있으며, 제1 및 제2 압력원(231a, 231b)은 동적 하중으로 -2400 Pa에서 2400 Pa으로 변화되는 압력을 1분에 1회에서 10회까지 제공할 수 있다. 그러나 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며 제1 및 제2 압력원(231a, 231b)에 의하여 제공되는 양압 및 음압의 범위는 다양한 변형이 가능하다.
연결부(233)는 연결공(211a)을 관통하여 밀폐 공간부(220a) 내부에서 압력원(231)으로부터 제공된 기체 압력을 제공할 수 있다. 연결부(233)는 기체 압력을 전달할 수 있는 다양한 구조 및 방식이 적용될 수 있으며, 연결부(233)는 호스 등으로 구성될 수 있다. 이때, 연결부(233)는 연결공(211a)과의 사이에 공기가 흘러나가지 않도록 연결공(211a)에 고정된 상태를 유지할 수 있다. 일 예로, 연결부(233)가 연결될 부분에 대응하여 연결공(211a)에 연결부(233)가 끼워지는 연결관(221c)이 위치할 수 있다.
그리고 챔버부(220)의 덮개면(221)에서 연결공(211a)에 대응하는 위치에 복수 개의 송풍 홀(225a)을 구비하는 송풍판(225)이 위치할 수 있다. 송풍판(225)에는 일정 간격을 두고 복수 개의 송풍 홀(225a)이 고르게 구비되어 넓은 면적에서 기체 압력이 고르게 제공될 수 있도록 한다.
지지대(211)의 하부에는 변위계(260)가 위치할 수 있다. 좀더 구체적으로, 변위계(260)는 작업대(241) 위에서 두 개의 지지대(211)의 사이에 위치할 수 있고, 일 예로, 태양 전지 모듈(100)의 중앙 부분에 대응하여 위치할 수 있다. 태양 전지 모듈(100)에 압력이 가해질 때 태양 전지 모듈(100)의 중앙 부분이 가장 많이 휠 수 있기 때문이다. 변위계(260)는 다양한 방식으로 태양 전지 모듈(100)와의 휨 정도를 측정할 수 있는데, 일 예로, 태양 전지 모듈(100)에 도달할 때까지 이동한 거리를 측정하는 것에 의하여 태양 전지 모듈(100)의 휜 정도를 측정할 수 있다. 그러나 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며 다양한 변형이 가능하다.
그리고 밀폐 공간부(220a) 내에 위치하는 챔버부(220)의 덮개면(221)의 내부면에 압력 센서(도 6의 참조부호, 262)가 위치하고, 챔버부(220)의 덮개면(221)의 외부면에 압력계(264)가 위치할 수 있다. 이에 의하여 밀폐 공간부(220a) 내의 압력을 정확하게 측정할 수 있고 압력 센서(262)와 압력계(264)의 연결 구조를 단순화할 수 있으며 압력계(264)의 구조적 안정성을 향상할 수 있다. 압력 센서(262) 및 압력계(264)로는 알려진 다양한 구조, 방식이 적용될 수 있다.
그리고 하중 시험 장치(200)는 태양 전지 모듈(100)에 연결되어 태양 전지 모듈(100)의 전류를 측정하는 전류 측정계(266)를 더 포함할 수 있다. 전류 측정계(266)는 태양 전지 모듈(100)에 연결될 수 있는 다양한 위치에 고정될 수 있으며, 전류를 측정할 수 있는 다양한 구조, 방식 등이 적용될 수 있다. 일 예로, 전류 측정계(266)는 하부 프레임부(243)에 고정되어 작업대(214)와 태양 전지 모듈(100) 사이로 인출된 태양 전지 모듈(100)의 전선, 케이블 등이 쉽게 연결될 수 있도록 할 수 있다. 그러나 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다.
간략하고 명확한 설명을 위하여 생략하였으나, 본 실시예에 따른 하중 시험 장치(200)는 작동을 위한 다른 구성(예를 들어, 제어부, 작동 버튼 등)을 구비하고 있다. 이에 대해서는 알려진 다양한 구조, 방식 등이 적용될 수 있으므로 이에 대한 상세한 설명 및 도시 등을 생략한다.
이하에서는 도 6을 참조하여 본 실시예에 따른 하중 시험 장치(200)의 동작을 상세하게 설명한다.
도 6은 도 3 내지 도 5에 도시한 본 실시예에 따른 하중 시험 장치(200)에 태양 전지 모듈(100)을 장착하여 태양 전지 모듈(100)에 하중을 가하는 상태를 개략적으로 도시한 단면도이다.
도 6을 참조하면, 태양 전지 모듈(100)을 지지부(210)에 설치한다. 태양 전지 모듈(100)을 지지부(210)에 설치하는 방법은 상술한 설명에서 상세하게 설명하였으므로 구체적인 설명을 생략한다. 이때, 태양 전지 모듈(100)의 하부면은 지지대(211)에 의하여 작업대(214)로부터 이격된 상태로 설치 및 지지되며, 태양 전지 모듈(100)의 측면이 측면 부재(213) 및 패킹 부재(215)에 의하여 밀폐된다.
그리고 챔버 구동부(250)를 구동하여 측면 부재(213) 위에 챔버부(220)가 밀착되도록 한다. 그러면, 태양 전지 모듈(100)와 챔버 구동부(250)(선택적으로, 측면 부재(213)를 포함) 사이에 단일의 밀폐 공간부(220a)가 위치한다.
그리고 압력원(231)에서 생성된 기체 압력을 연결부(233)를 통하여 밀폐 공간부(220a)의 내부 공간으로 제공한다. 연결부(233)를 통하여 제공된 기체 압력은 송풍판(255)에 의하여 고르게 분산된 상태로 밀폐 공간부(220a)의 내부로 제공된다.
이때, 제1 압력원(231a)을 구동하여 태양 전지 모듈(100)에 일정한 양압을 제공하는 것에 의하여 태양 전지 모듈(100)의 정적 기계적 하중 시험을 수행할 수 있다. 또는, 제1 압력원(231a)과 제2 압력원(231b)을 함께 구동하여 태양 전지 모듈(100)에 양압과 음압을 주기적으로 제공하여 태양 전지 모듈(100)의 동적 기계적 하중 시험을 수행할 수 있다. 이때, 압력 센서(262) 및 압력계(264)를 이용하여 태양 전지 모듈(100)에 원하는 압력을 제공할 수 있다.
이와 같이 하중이 제공된 상태에서 전류 측정계(266)에 의하여 태양 전지 모듈(100)의 전류를 측정하여 기계적 하중 시험 중에 광전 변환 특성이 변화하는지를 측정할 수 있고, 변위계(260)에 의하여 태양 전지 모듈(100)이 기계적 하중 시험 중에 태양 전지 모듈(100)이 휘는 정도를 측정할 수 있다. 이에 의하여 하중이 가해진 상태에서 태양 전지 모듈(100)의 전기적 특성 및 기계적 특성을 측정할 수 있다.
상술한 바와 같이 본 실시예에 따른 하중 시험 장치(200)에서는 밀폐 공간부(220a)가 형성된 상태에서 태양 전지 모듈(100)에 기체 압력에 의한 하중을 가하므로 공기 유출을 최소화할 수 있어 태양 전지 모듈(100)에 균일하게 기체 압력을 제공할 수 있다. 이에 의하여 하중 시험의 정확도를 향상할 수 있다. 이때, 본 실시예에 따른 하중 시험 장치(200)에서는 태양 전지 모듈(100)이 설치되는 실제 환경에서 발생하는 바람, 외부 압력 등에 의한 하중 또는 태양 전지 모듈(100)의 운반 등에 따라 가해지는 하중을 모사한 하중 사이클을 쉽게 인가할 수 있다. 이에 의하여 태양 전지 모듈(100)의 하중 시험의 정확도를 좀더 향상할 수 있다. 그리고 압력원(231)을 구동하는 시간, 주기 등을 조절하는 것에 의하여 정적 기계적 하중 시험과 동적 기계적 하중 시험을 모두 수행할 수 있다.
그리고 기체 압력을 제공하는 간단한 공정 및 단축된 시험 시간만으로 하중 시험을 할 수 있다. 또한, 기체 압력을 제공하는 하중 시험 장치(200)의 다양한 부품 등을 일체화하여 하중 시험 장치(200)의 구조를 단순화할 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
200: 하중 시험 장치
210: 지지부
220: 챔버부
230: 압력 제공부
240: 프레임부

Claims (20)

  1. 태양 전지 모듈을 지지하는 지지부;
    상기 태양 전지 모듈과의 사이에 밀폐 공간부를 가지도록 상기 지지부에 위치하는 챔버부; 및
    상기 밀폐 공간부에 연결되어 상기 밀폐 공간부에 기체 압력을 제공하는 압력 제공부
    를 포함하는, 태양 전지 모듈의 기계적 하중 시험 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 압력 제공부가 상기 밀폐 공간부에 음압 및 양압 중 적어도 하나를 제공하는, 태양 전지 모듈의 기계적 하중 시험 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 압력 제공부가 상기 양압을 공급하여 정적 기계적 하중 시험을 수행하는, 태양 전지 모듈의 기계적 하중 시험 장치.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 압력 제공부가 상기 음압과 상기 양압을 교대로 공급하여 동적 기계적 하중 시험을 수행하는, 태양 전지 모듈의 기계적 하중 시험 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 밀폐 공간부가 위치하지 않은 상기 태양 전지 모듈의 일면은 바닥면과 이격되어 고정되는, 태양 전지 모듈의 기계적 하중 시험 장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 지지부는,
    상기 태양 전지 모듈을 바닥면으로부터 이격되도록 상기 밀폐 공간부가 위치하지 않는 상기 태양 전지 모듈의 일면을 지지하는 지지대; 및
    상기 태양 전지 모듈의 측면을 둘러싸는 측면 부재
    을 포함하는, 태양 전지 모듈의 기계적 하중 시험 장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 측면 부재에서 상기 태양 전지 모듈에 대향하는 내부면에 위치하며 상기 측면 부재와 상기 태양 전지 모듈 사이를 패킹하는 패킹 부재를 포함하는, 태양 전지 모듈의 기계적 하중 시험 장치.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 측면 부재의 내부면에 상기 패킹 부재가 끼워지는 홈이 위치하고,
    상기 패킹 부재가 상기 홈에 끼워져서 고정되는, 태양 전지 모듈의 기계적 하중 시험 장치.
  9. 제6항에 있어서,
    상기 지지부가 고정되는 프레임부를 더 포함하고,
    상기 측면 부재가 상기 태양 전지 모듈의 네 개의 가장자리에 각기 밀착되는 제1 내지 제4 부재를 포함하고,
    상기 제1 부재가 상기 프레임에 이동 불가능하게 고정되고,
    상기 제1 부재와 마주보는 상기 제2 부재가 상기 프레임에 탈착 가능하게 고정되고,
    상기 제1 및 제2 부재와 교차하는 상기 제3 및 제4 부재가 상기 프레임에 이동 가능하게 고정되는, 태양 전지 모듈의 기계적 하중 시험 장치.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 측면 부재가, 상기 제1 부재 내지 상기 제4 부재의 내부 공간에 탈착 가능하게 고정되는 조절판을 포함하는, 태양 전지 모듈의 기계적 하중 시험 장치.
  11. 제6항에 있어서,
    상기 지지대가 상기 태양 전지 모듈에 복수 개 구비되고,
    상기 지지대 사이에 위치하며 상기 태양 전지 모듈과의 거리를 측정하는 변위계를 더 포함하는, 태양 전지 모듈의 기계적 하중 시험 장치.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 밀폐 공간부가 상기 태양 전지 모듈의 면적과 같거나 그보다 큰 면적을 가지는 단일 공간으로 구성되는, 태양 전지 모듈의 기계적 하중 시험 장치.
  13. 제1항에 있어서,
    상기 챔버부는, 적어도 상기 태양 전지 모듈에 대응하는 덮개면과, 상기 덮개면의 가장자리에서 상기 지지부를 향하여 돌출되는 측면을 포함하고,
    상기 밀폐 공간부는 상기 챔버부, 상기 지지부 및 상기 태양 전지 모듈 사이의 단일 공간으로 구성되는, 태양 전지 모듈의 기계적 하중 시험 장치.
  14. 제1항에 있어서,
    상기 챔버부가 상기 지지부와 수직한 방향에서 이동 가능하게 설치되는, 태양 전지 모듈의 기계적 하중 시험 장치.
  15. 제1항에 있어서,
    상기 지지부 및 상기 챔버부가 고정되는 프레임부를 더 포함하고,
    상기 프레임부는, 상기 지지부가 고정되는 작업대 및 상기 작업대의 상부에 위치하는 상부 프레임부 및 상기 작업대의 하부에 위치하며 내부 공간을 가지는 하부 프레임부를 더 포함하고,
    상기 상부 프레임부와 상기 챔버부가 챔버 구동부에 의하여 연결되고,
    상기 프레임부는 상기 압력 제공부의 적어도 일부가 상기 하부 프레임부의 내부 공간에 위치하는, 태양 전지 모듈의 기계적 하중 시험 장치.
  16. 제1항에 있어서,
    상기 압력 제공부가, 음압 및 양압 중 적어도 하나의 기체 압력을 생성하는 압력원과, 상기 압력원에서 생성된 기체 압력을 상기 밀폐 공간부에 전달하는 연결부를 포함하는, 태양 전지 모듈의 기계적 하중 시험 장치.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 압력원이 링 블로워(ring blower)를 포함하는, 태양 전지 모듈의 기계적 하중 시험 장치.
  18. 제16항에 있어서,
    상기 압력원은, 상기 양압을 제공하는 제1 압력원과, 상기 음압을 제공하는 제2 압력원을 포함하는, 태양 전지 모듈의 기계적 하중 시험 장치.
  19. 제16항에 있어서,
    상기 연결부는 상기 챔버부를 관통하여 상기 밀폐 공간부에 연결되고,
    상기 밀폐 공간부 내에서 상기 연결부에 대응하는 부분에 복수 개의 송풍 홀을 구비하는 송풍판이 위치하는, 태양 전지 모듈의 기계적 하중 시험 장치.
  20. 제16항에 있어서,
    상기 연결부가 복수 개 구비되어 상기 챔버부에 일정 간격을 두고 고정되는, 태양 전지 모듈의 기계적 하중 시험 장치.
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