KR20170117910A - 태양 전지 모듈, 그리고 태양 전지 모듈용 이상 감지 장치 - Google Patents

태양 전지 모듈, 그리고 태양 전지 모듈용 이상 감지 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명의 실시예에 따른 태양 전지 모듈은, 태양 전지 패널; 상기 태양 전지 패널의 후면에 위치하며 상기 태양 전지 패널과 연결되는 배선을 포함하는 배선함; 및 이상 신호가 있을 때 상기 태양 전지 패널을 통하여 상기 태양 전지 패널의 전면으로 광을 방출하는 광원을 포함한다. 적어도 상기 배선함에서 상기 태양 전지 패널과 상기 광원 사이에 위치하는 부분이 투광성을 가지는 투광부로 이루어진다.

Description

태양 전지 모듈, 그리고 태양 전지 모듈용 이상 감지 장치{SOLAR CELL MODULE AND ERROR DETECTOR FOR SOLAR CELL MODULE}
본 발명은 태양 전지 모듈, 그리고 태양 전지 모듈용 이상 감지 장치에 관한 것으로서, 좀더 상세하게는, 구조를 개선한 태양 전지 모듈, 그리고 이에 사용될 수 있는 태양 전지 모듈용 이상 감지 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.
이러한 태양 전지는 이를 보호할 수 있도록 패키징(packaging)하고 배선함을 구비하여 태양 전지 모듈의 형태로 제조된다. 그런데 태양 전지 모듈을 설치한 후에는 게이트웨이(gateway)에 연결한 상태에서 웹(web) 또는 어플리케이션과 같은 별도의 통신 장치를 이용하여야만 태양 전지 모듈의 동작 상태를 확인할 수 있다. 이와 같이 태양 전지 모듈의 동작 상태를 태양 전지 모듈 자체에서 인식하기 어려우므로, 태양 전지 모듈의 관리가 잘 이루어지지 않을 수 있다.
본 발명은 태양 전지 모듈의 설치 후에 태양 전지 모듈 자체에서 동작 상태를 쉽게 확인할 수 있는 태양 전지 모듈, 그리고 이에 사용될 수 있는 태양 전지 모듈용 이상 감지 장치를 제공하고자 한다.
본 발명의 실시예에 따른 태양 전지 모듈은, 태양 전지 패널; 상기 태양 전지 패널의 후면에 위치하며 상기 태양 전지 패널과 연결되는 배선을 포함하는 배선함; 및 이상 신호가 있을 때 상기 태양 전지 패널을 통하여 상기 태양 전지 패널의 전면으로 광을 방출하는 광원을 포함한다. 적어도 상기 배선함에서 상기 태양 전지 패널과 상기 광원 사이에 위치하는 부분이 투광성을 가지는 투광부로 이루어진다.
본 발명의 실시예에 따른 태양 전지 모듈용 이상 감치 장치는, 태양 전지 패널; 상기 태양 전지 패널의 후면에 위치하며 상기 태양 전지 패널과 연결되는 배선을 포함하는 배선함; 및 이상 신호가 있을 때 상기 태양 전지 패널을 통하여 상기 태양 전지 패널의 전면으로 광을 방출하는 광원을 포함하는 태양 전지 모듈에 사용되는 태양 전지 모듈용 이상 감지 장치로서, 상기 태양 전지 패널의 전면에서 상기 광원의 광 신호를 검출하여 전기 신호로 변환하는 광 센서; 상기 전기 신호를 받아 제어 신호로 변환하는 제어부; 및 상기 제어 신호에 따라 이상 신호를 표시하는 표시부를 포함한다.
본 실시예에 따르면, 광원으로부터 방출되어 태양 전지 패널을 관통하여 태양 전지 패널의 전면에 도달하는 광을 사용자 또는 관리자가 눈으로 인식하는 것에 의하여 태양 전지 모듈의 이상 또는 동작 불량을 감지할 수 있다. 또는, 태양 전지 패널의 전면까지 도달한 광을 감지하는 별도의 태양 전지 모듈용 이상 감지 장치를 이용하여 태양 전지 모듈의 이상 또는 동작 불량을 감지할 수도 있다. 그러면, 태양 전지 모듈의 이상 신호를 태양 전지 모듈 자체에서 알 수 있으므로 태양 전지 모듈에 이상을 쉽게 감지하여 이에 필요한 조치를 취할 수 있다. 이에 따라 태양 전지 모듈의 관리가 좀더 원활하게 이루어질 수 있다.
이때, 태양 전지 모둘용 이상 감지 장치를 사용하면, 광원에서 방출되는 광의 온/오프, 광원의 점등 횟수, 광원의 점등 시간 간격, 광원에서 방출되는 광의 색, 및/또는 광원에서 방출되는 광의 세기의 미세한 차이에 따른 태양 전지 모듈의 구체적인 상태를 명확하게 알 수 있다.
도 1은 본 실시예에 따른 태양 전지 모듈을 도시한 개략적인 사시도이다.
도 2는 도 1의 II-II 선을 따라 잘라서 본 개략적인 단면도이다.
도 3은 도 1에 도시한 태양 전지 모듈에 포함된 태양 전지 패널의 분해 사시도이다.
도 4는 도 1에 도시한 배선함과 태양 전지 패널의 일부를 개략적으로 도시한 분해 사시도이다.
도 5는 본 발명의 변형예에 따른 태양 전지 모듈의 제1 케이스 부분을 도시한 사시도이다.
도 6은 도 1에 도시한 태양 전지 모듈에서 배선함과 광원의 회로도의 일 예이다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 태양 전지 모듈에 사용될 수 있는 이상 감지 장치를 도시한 사시도이다.
도 8은 도 7에 도시한 이상 감지 장치의 개략적인 회로도이다.
도 9는 본 발명의 다른 실시예에 따른 태양 전지 모듈을 도시한 부분 단면도이다.
도 10은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 태양 전지 모듈을 도시한 부분 단면도이다.
도 11은 본 발명의 다른 실시예에 따른 태양 전지 모듈을 도시한 부분 단면도이다.
도 12는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 태양 전지 모듈을 도시한 부분 단면도이다.
도 13은 본 발명의 다른 실시예에 따른 태양 전지 모듈을 도시한 부분 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, 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 태양 전지 모듈 및 이에 사용될 수 있는 태양 전지 모듈용 이상 감지 장치를 상세하게 설명한다.
도 1은 본 실시예에 따른 태양 전지 모듈을 도시한 개략적인 사시도이고, 도 2는 도 1의 II-II 선을 따라 잘라서 본 개략적인 단면도이다. 그리고 도 3은 도 1에 도시한 태양 전지 모듈에 포함된 태양 전지 패널의 분해 사시도이다.
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 연결되며 태양 전지 패널(10)에 장착되는 배선부(30)를 포함한다. 태양 전지 모듈(100)은 태양 전지 패널(10)의 외곽부를 고정하는 프레임(20), 태양 전지 패널(10)과 프레임(20) 사이에 위치하여 이들을 밀봉 및 접착하는 접착 부재 등이 더 위치할 수 있다. 간략하고 명확한 도시를 위하여 접착 부재는 도면에 도시하지 않는다.
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, 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, 또는 반도체 기판 위에 별도로 형성되며 도펀트가 도핑된 반도체층으로 이루어질 수도 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 스트링은 리본(122) 등에 의하여 태양 전지 패널(10)의 후면에 위치한 배선함(30)에 연결될 수 있다. 태양 전지(12)의 구조, 복수의 태양 전지(12)의 연결 구조, 태양 전지 패널(10)과 배선함(30)과의 연결 구조 등은 알려진 다양한 구조가 적용될 수 있다.
이와 같이 본 실시예에서는 태양 전지(12)로 실리콘 반도체 태양 전지를 사용하는 것을 예시하였다. 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 구비하여 최외곽에 위치한 태양 전지(12)와 태양 전지 패널(10)의 가장자리 사이, 그리고 이웃한 태양 전지(12) 사이에 외곽 영역(OA)이 위치하는 것을 예시하였으나, 하나의 태양 전지(12)만을 구비하여 태양 전지(12)와 태양 전지 패널(10)의 가장자리 사이에만 외곽 영역(OA)이 위치할 수도 있다.
밀봉층(14)은, 배선재(142)에 의하여 연결된 태양 전지(12)의 전면에 위치하는 제1 밀봉층(14a)와, 태양 전지(12)의 후면에 위치하는 제2 밀봉층(14b)를 포함할 수 있다. 제1 밀봉층(14a)와 제2 밀봉층(14b)는 수분과 산소의 유입되는 것을 방지하며 태양 전지 패널(10)의 각 요소들을 화학적으로 결합한다. 제1 및 제2 밀봉층(14a, 14b)는 투광성 및 접착성을 가지는 절연 물질로 구성될 수 있다. 일 예로, 제1 밀봉층(14a)와 제2 밀봉층(14b)로 에틸렌초산비닐 공중합체 수지(EVA), 폴리비닐부티랄, 규소 수지, 에스테르계 수지, 올레핀계 수지 등이 사용될 수 있다. 제1 및 제2 밀봉층(14a, 14b)를 이용한 라미네이션 공정 등에 의하여 후면 기판(18), 제2 밀봉층(14b), 태양 전지(12), 제1 밀봉층(14a), 전면 기판(16)이 일체화되어 태양 전지 패널(10)을 구성할 수 있다.
전면 기판(16)은 제1 밀봉층(14a) 상에 위치하여 태양 전지 패널(10)의 전면을 구성하고, 후면 기판(18)은 제2 밀봉층(14b) 상에 위치하여 태양 전지(12)의 후면을 구성한다. 전면 기판(16) 및 후면 기판(18)은 각기 외부의 충격, 습기, 자외선 등으로부터 태양 전지(12)를 보호할 수 있는 절연 물질로 구성될 수 있다. 그리고 전면 기판(16)은 광이 투과할 수 있는 투광성 물질로 구성되고, 후면 기판(18)은 투광성 물질, 비투광성 물질, 또는 반사 물질 등으로 구성되는 시트로 구성될 수 있다. 일 예로, 전면 기판(16)이 유리 기판 등으로 구성될 수 있고, 후면 기판(18)이 TPT(Tedlar/PET/Tedlar) 타입을 가지거나, 또는 베이스 필름(예를 들어, 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET))의 적어도 일면에 형성된 폴리불화비닐리덴(poly vinylidene fluoride, PVDF) 수지층을 포함할 수 있다.
그러나 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다. 따라서, 제1 및 제2 밀봉층(14a, 14b), 전면 기판(16), 또는 후면 기판(18)이 상술한 설명 이외의 다양한 물질을 포함할 수 있으며 다양한 형태를 가질 수 있다. 예를 들어, 전면 기판(16) 또는 후면 기판(18)이 다양한 형태(예를 들어, 기판, 필름, 시트 등) 또는 물질을 가질 수 있다.
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(10)의 후면 또는 후면 부분(226)과 일정 간격을 두고 제2 부분(244)를 포함할 수 있다. 제2 부분(244)은 태양 전지 패널(10)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 홀이 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 태양 전지 패널(10)의 후면에는 태양 전지 패널(10)에 연결되는 배선을 포함하는 배선함(30)을 포함할 수 있다. 본 실시예에서는 배선함(30)이 종래의 정션 박스의 적어도 일부와 인버터의 적어도 일부를 일체화한 구조를 가지는 것을 예시하였다. 이러한 배선함(30)은 일체형 인버터, 정션 박스 일체형 인버터, 바이패스 다이오드 일체형 인버터, 일체형 정션 박스, 인버터 일체형 정션 박스 등으로 명명될 수도 있다. 이러한 배선함(30)을 도 1 내지 도 3과 함께 도 4를 참조하여 좀더 상세하게 설명한다.
도 4는 도 1에 도시한 배선함(30)과 태양 전지 패널(10)의 일부를 개략적으로 도시한 분해 사시도이다.
도 1 내지 도 4를 참조하면, 본 실시예에 따른 배선함(30)은 배선함(30)에서 이상 신호가 있을 때 태양 전지 패널(10)을 통하여 태양 전지 패널(10)의 전면으로 광을 방출하는 광원(40)이 구비된다. 그리고 적어도 배선함(30)에서 태양 전지 패널(10)과 광원(40) 사이에 위치하는 부분이 투광성을 가지는 투광부(TA)로 이루어진다. 본 명세서에서 투광성은, 투명, 반투명 뿐만 아니라 불투명하더라도 광이 있는 것과 없는 것을 구별할 수 있는 정도를 모두 포함하는 것이다. 그리고 투광성을 가지지 않는다는 것은 광이 있는 것과 없는 것을 판별할 수 없는 것을 의미한다.
좀더 구체적으로, 배선함(30)은, 내부에 수용 공간을 구비하는 케이스(310)를 포함하고, 케이스(310) 내부에 위치하며 태양 전지 패널(10)과의 전기적 연결을 위한 다양한 배선부을 포함하는 회로부(320)를 포함할 수 있다. 본 실시예에서 광원(40)의 적어도 일부가 케이스(310)의 내부에 위치할 수 있다. 그러면, 케이스(310)에 의하여 광원(40)이 보호된 상태로 위치하며 광원(40)을 보호하기 위한 별도의 구조가 필요하지 않는다. 또한, 배선함(30)에서 광원(40)과 태양 전지 패널(10) 사이에 위치하는 부분에 투광부(TA)를 형성하는 것에 의하여 광원(40)에서 방출된 광이 배선함(30) 및 태양 전지 패널(10)을 통과하여 태양 전지 패널(10)의 전면에서 인식될 수 있다. 즉, 간단한 구조로 태양 전지 패널(10)의 전면에서 인식될 수 있는 광을 배출하도록 광원(40)을 안정적으로 배치할 수 있다.
이와 달리 광원(40)이 케이스(310)의 외부에 위치하게 되면 광원(40)이 외부 충격, 습기 등에 의하여 쉽게 손상되거나 케이스(310)로부터 분리되는 등의 문제가 발생할 수 있다. 또한, 광원(40) 전체가 케이스(310)의 외부에서 태양 전지 패널(20)과 배선함(30) 사이에 위치하게 되면, 광원(40)의 구조적 안정성을 확보하기 어려우며 태양 전지 모듈(100)의 두께가 증가할 수 있다. 또는, 광원(40)이 태양 전지 패널(10)의 전면에 위치하면 비, 오염 물질, 외부 충격 등에 의하여 광원(40)이 쉽게 손상되거나 망가질 수 있다. 이를 방지하기 위하여 별도로 방수, 완충 구조 등을 형성하면 태양 전지 모듈(100)의 구조가 매우 복잡해지고 제조 비용이 증가할 수 있다.
광원(40)은 적어도 일부가 케이스(310)의 내부에 위치하면서 케이스(310)에 또는 케이스(310)의 내부에 고정될 수 있다. 일 예로, 광원(40)은 회로부(320)에 고정될 수 있다. 이와 같이 광원(40)이 회로부(320)에 고정되면, 광원(40)을 안정적으로 고정할 수 있으며, 회로부(320)의 배선에 광원(40)을 전기적으로 연결하여 광원(40)의 구동(즉, 온/오프(on/off))을 위한 구조를 단순화할 수 있다. 특히, 본 실시예에서는 회로부(320)가 회로 기판(327)(일 예로, 인쇄 회로 기판)을 구비할 수 있는데, 광원(40)이 회로 기판(327)에 고정될 수 있다. 이에 대해서는 추후에 좀더 상세하게 설명한다.
그러나 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며 광원(40)은 다양한 위치에 고정될 수 있다. 일 예로, 광원(40)이 케이스(310)에 고정될 수도 있고, 케이스(310)와 회로부(320) 사이에서 고정될 수도 있고, 그 외의 다양한 변형이 가능하다.
케이스(310)는 내부 수용 공간을 구비하여 회로부(320), 광원(40) 등을 보호할 수 있는 다양한 구조를 가질 수 있다. 본 실시예에서는 케이스(310)가 서로 접합되어 일체의 케이스를 형성하는 제1 케이스 부분(311) 및 제2 케이스 부분(312)을 포함하는 것을 예시하였다. 이에 의하여 제1 케이스 부분(311)과 제2 케이스 부분(312)이 분리된 상태에서는 내부에 위치하는 회로부(320) 및 광원(40)을 넣거나 빼는 것이 쉽게 이루어지도록 하고, 제1 케이스 부분(311)과 제2 케이스 부분(312)이 결합된 상태에서는 내부에 위치한 회로부(320) 및 광원(40)이 안정적으로 수용될 수 있다. 그러나 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며 케이스(310)의 구조는 다양하게 변형될 수 있다.
일 예로, 제1 케이스 부분(311)은 태양 전지 패널(10)의 후면에 인접하여 위치하는 바닥면을 가지면서 내부 수용 공간을 가지는 부분이고, 제2 케이스 부분(312)이 내부 수용 공간을 덮도록 편평한 형상을 가질 수 있다. 그러나 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다. 따라서 제1 케이스 부분(311)이 편평한 형상을 가지면서 태양 전지 패널(10)의 후면에 인접하여 위치하는 바닥면으로 구성될 수 있고, 제2 케이스 부분(312)이 내부 수용 공간을 가지는 부분일 수 있다. 제1 케이스 부분(311)과 제2 케이스 부분(312)은 이들의 가장자리를 접합 및 밀봉하는 접합 부재(314)에 의하여 서로 결합될 수 있다. 이러한 접합 부재에 의하여 외부로부터 불순물, 오염 물질 등이 유입되는 것을 방지하고 밀봉 특성 및 방수 특성을 향상할 수 있다. 접합 부재(314)로는 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.
케이스(310)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, 케이스(310)는 수지, 금속, 표면 처리된 금속(또는 코팅 처리된 금속) 등과 같은 다양한 물질로 구성될 수 있다. 케이스(310)를 절연 물질(일 예로, 수지)로 형성하면 절연 특성을 향상하고 비용을 절감할 수 있다. 그리고 케이스(310)를 금속을 포함하면 구조적 안정성을 높이고 케이스(310)를 접지 등에 사용할 수 있다. 이때, 케이스(310)가 표면 처리된 금속(또는 코팅 처리된 금속)으로 이루어지면, 내부에는 전도성을 가지는 물질이 위치하고 외부에는 이를 감싸면서 절연 특성을 가지는 물질이 위치할 수 있다. 이에 따라 절연 물질에 의하여 내부식성을 향상하고 외관을 향상할 수 있고, 내부에 위치하는 금속 물질을 접지 구조 등에 응용할 수 있다. 일 예로, 케이스(310)는 양극 산화(anodizing) 처리된 금속(예를 들어, 양극 산화 처리된 알루미늄)으로 이루어질 수 있다. 그리고 표면 처리(일 예로, 양극 산화 처리) 시에 케이스(310)의 색상을 함께 조절하여 외관을 좀더 향상할 수 있다. 예를 들어, 케이스(310)가 검은색, 갈색, 은색 등의 색상을 가질 수 있다.
이와 같이 케이스(310)는 구성 물질에 따라 투광성을 가지는 물질로 구성되거나, 투광성을 가지지 않는 물질로 구성될 수도 있다. 케이스(310)가 투광성을 가지지 않는 물질로 구성되는 경우에는 적어도 광원(40)이 위치하는 부분에 대응하는 제1 케이스 부분(311)이 투광성을 가져야 한다. 이는 제1 케이스 부분(311)은 광원(40)과 태양 전지 패널(10)의 사이에 위치하여 광원(40)의 광을 차단할 수 있는 부분에 위치하기 때문이다. 이에 대해서는 회로부(320)를 설명한 다음에 투광부(TA)를 설명할 때 좀더 상세하게 설명한다.
케이스(310)의 내부에 위치하는 회로부(320)는 태양 전지(12) 또는 태양 전지 패널(10)로부터 연장되어 제1 개구부(또는 제1 관통부)(310a)를 통과한 리본(122)이 연결되는 단자(321)와, 단자(321)와 인버터 부재(325) 사이에 위치한 바이패스 다이오드(323)와, 직류-교류 인버터(325a)를 포함하는 인버터 부재(325)와, 단자(321), 바이패스 다이오드(323), 인버터 부재(325) 등이 위치하는 회로 기판(327) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 그리고 회로부(320)는 회로부(320)의 각 구성들로부터 상태 정보를 받아 각 구성들을 제어하고, 이상 신호가 있을 경우에 광원(40)의 동작을 제어하는 제어부(329)를 구비한다. 제어부(329)로는 알려진 다양한 구성이 적용될 수 있는데, 일 예로, 마이크로 컨트롤러(micro controller unit, MCU)가 사용될 수 있다. 단자(321), 바이패스 다이오드(323), 인버터 부재(325) 및 제어부(329)는 회로 기판(327)에 형성된 회로 패턴에 의하여 연결될 수 있다.
이때, 케이스(310) 내부에서 회로부(320)가 위치하지 않은 공간은 포팅 부재(330)(또는 절연 물질)로 채워지거나 절연부, 절연 케이스 등이 위치하여 배선함(30) 내부의 기밀성을 향상하고 회로부(320)가 원하지 않게 단락되는 것을 방지할 수 있다. 그러나 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며 배선함(30)의 내부에 포팅 부재(330), 절연 물질, 절연부, 절연 케이스 등이 위치하지 않을 수도 있다.
일 예로, 본 실시예에서는 단자(321), 바이패스 다이오드(323), 인버터 부재(325) 및 제어부(329)가 회로 패턴(또는 회로, 배선)을 가지는 회로 기판(327) 상에 함께 형성된다. 이에 의하여 단자(321), 바이패스 다이오드(323), 인버터 부재(325) 및 제어부(329)가 회로 기판(327)에 의하여 일체화된다고 볼 수 있다. 그리고 회로 기판(327)를 덮거나 감싸면서 포팅 부재(330)가 위치할 수 있는데, 포팅 부재(330)에 의하여 바이패스 다이오드(323), 인버터 부재(325) 및 제어부(329)가 회로 기판(327)에 일체화된다고 볼 수도 있다. 또한, 단자(321), 바이패스 다이오드(323), 인버터 부재(325) 및 제어부(329)가 형성된 회로 기판(327)은 동일한 케이스(310) 내부에 위치할 수 있다. 이에 의하여 단자(321), 바이패스 다이오드(323), 인버터 부재(325), 제어부(329) 및 회로 기판(327)이 동일한 케이스(310)에 의하여 일체화된다고 볼 수도 있다.
인버터 부재(325)는 직류 전류를 교류 전류로 전환하는 직류-교류 인버터(325a)와, 직류 전류를 교류 전류로 안정적으로 전환하기 커패시터(325b), 직류-직류 컨버터(325c) 등을 포함할 수 있다.
커패시터(325b)는 바이패스 다이오드(323)를 통과한 전류를 저장하여 일정한 전압의 전류를 직류-직류 컨버터(325c)로 전달한다. 직류-직류 컨버터(325c)는 커패시터(325b)로부터 받은 전압의 전류를 일정 수준의 다른 직류 전압으로 변환한다. 직류-교류 인버터(325a)는 직류-직류 컨버터(358)로부터 받은 직류 전류 또는 직류 전압을 교류 전류 또는 교류 전압으로 변환한다. 이렇게 배선함(30)에서 생성된 교류 전류 또는 교류 전압은, 인버터 부재(325)에 연결되며 케이스(310)의 제2 개구부(또는 제2 관통부)(310b)을 통과하는 교류 출력 케이블(320a)에 의하여 외부로 전달된다. 예를 들어, 교류 출력 케이블(320a)에 의하여 다른 태양 전지 모듈(100)과 연결되거나, 전력망, 전력 계통 등에 전달된다.
본 실시예에서 직류-직류 컨버터(325c)는 복수 개 구비될 수 있다. 이와 같이 직류-직류 컨버터(325c)를 복수 개 구비하면 하나의 직류-직류 컨버터(325c)를 구비하는 것에 비하여 각 직류-직류 컨버터(325c)의 두께를 줄일 수 있고, 이에 의하여 배선함(30)의 두께를 연장부(24)의 높이보다 작게 할 수 있다. 그러나 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며, 직류-직류 컨버터(325c)를 하나 구비하는 것도 가능하다.
직류-교류 인버터(325a), 커패시터(325b), 그리고 직류-직류 컨버터(325c)로는 알려진 다양한 구조가 적용될 수 있다. 그 외에도 필터부, 통신부 등의 다양한 부품이 회로 기판(327) 상에 위치할 수 있다.
본 실시예에서 리본(122)과 연결되는 단자(321) 및/또는 바이패스 다이오드(323)가 위치하는 배선함(30)에서 출력되는 출력 케이블이 교류 출력 케이블(320a)로 구성되고, 직류 출력 케이블을 구비하지 않는다. 이는 단자(321) 및/또는 바이패스 다이오드(323)와 인버터 부재(325)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 실시예에서 케이스(310)에는 태양 전지 패널(10)과의 연결을 위한 구조와, 외부(예를 들어, 다른 태양 전지 모듈(100) 또는 전력망) 등과 연결을 위한 구조가 함께 형성될 수 있다. 즉, 케이스(310)에는 리본(122)이 통과하는 부분에서 일부가 제거되어 형성된 제1 개구부(310a) 및 배선함(30)에 의하여 생성된 교류 전류(또는, 교류 전압, 전류 전력, 교류 전원)을 전달하는 하나의 교류 출력 케이블(320a)이 통과하는 제2 개구부(310b)를 구비할 수 있다. 즉, 태양 전지 패널(10)과의 연결을 위한 제1 개구부(310a)과 교류 출력 케이블(320a)을 위한 제2 개구부(310b)가 동일한 케이스(310)에 형성된다. 이는 단자(321) 및/또는 바이패스 다이오드(323)와 인버터 부재(325)를 일체화하였기 때문이다.
상술한 바와 같은 케이스(310)는 접착 부재(316)에 의하여 태양 전지 패널(10)의 후면에 고정될 수 있다. 또한, 접착 부재(316)는 제1 개구부(310a)를 둘러싸면서 내부에 폐쇄된 공간(closed space)를 구비하여 접착 부재(316)의 내부 공간을 외부와 격리한다. 이에 의하여 외부 물질, 습기, 불순물 등이 제1 개구부(310a)를 통하여 케이스(310)의 내부로 유입되는 것을 방지할 수 있다. 이에 의하여 케이스(310)의 기밀 특성, 밀봉 특성 및 방수 특성을 향상할 수 있다.
접착 부재(316)로는 우수한 접착 특성, 밀봉 특성 등을 가지는 다양한 물질을 사용할 수 있다. 일 예로, 접착 부재(316)로 실런트 등을 사용할 수 있다. 그러나 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다. 따라서, 접착 부재(316)가 수지, 금속 등으로 형성된 구조물로 구성되어 열 등에 의하여 케이스(310)와 태양 전지 패널(10)을 접착하는 등 다양한 변형이 가능하다. 또한, 다른 결합 구조(예를 들어, 나사 결합, 래치 구조, 패킹 구조)에 의하여 케이스(310)와 태양 전지 패널(10)을 고정할 수도 있다. 그 외의 다양한 변형이 가능하다.
본 실시예에서는 단자(321), 바이패스 다이오드(323), 인버터 부재(325) 및 회로 기판(327)을 하나의 배선함(30) 내에 함께 위치시켜 설치 공정을 단순화하고 구조를 간단하게 할 수 있다. 그리고 광원(40)에 의하여 다양한 태양 전지 모듈(100)의 상태 정보를 표시할 수 있다. 그러나 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며 배선함(30)은 단자(321), 바이패스 다이오드(323), 인버터 부재(325) 및 회로 기판(327) 중 적어도 하나를 구비하는 모든 구성을 의미할 수 있다. 예를 들어, 배선함(30)이 태양 전지 패널(10)의 리본(122)에 연결되는 단자(321) 및/또는 바이패스 다이오드(323)를 구비하는 정션 박스, 그리고 인버터 부재(325)를 포함하는 인터버 박스를 별개로 구비할 수 있고, 정션 박스 중 인버터 박스 중 적어도 하나가 상술한 바와 같은 광원(30) 및 투광부(TA)를 구비할 수 있다. 및/또는, 배선함(30)이 파워 옵티마이저(power optimizer), 모듈 레벨 파워 일렉트로닉스(module level power electronics, MLPE) 등을 포함할 수 있고, 그 중 적어도 하나가 상술한 바와 같이 광원(40) 및 투광부(TA)를 구비할 수 있다.
다시 광원(40) 및 투광부(TA)를 설명한다. 본 실시예에서 광원(40)은 회로 기판(327) 상에서 태양 전지 패널(10)을 향한 면에 위치할 수 있다. 이에 의하면 광원(40)에서 방출된 광이 짧은 경로로 태양 전지 패널(10)에 도달하기 되므로 광 전달의 효율을 향상할 수 있다. 또한, 회로 기판(327)에 포함되는 회로 패턴에 의하여 광원(40)에 필요한 전원, 신호 등을 쉽게 공급할 수 있다. 일 예로, 광원(40)의 단자가 납땜 등과 같은 방법에 의하여 인쇄 회로 기판(327)의 회로 배선에 전기적 및 물리적으로 연결될 수 있다. 이때, 광원(40)을 구동하기 위한 전원으로 별도로 제공되는 전원을 사용할 수도 있고 태양 전지 패널(10)에서 생성된 전원 중 일부를 사용할 수도 있다. 그러나 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며 광원(40)의 위치는 다양한 변형이 가능하다.
이때, 평면 상에서 광원(40)은 태양 전지 패널(10)에서 태양 전지(12)가 위치하지 않은 부분, 즉, 태양 전지 패널(10)의 가장자리 부분 및 이웃한 태양 전지(12) 사이에 대응하는 외곽 영역(OA)에 대응하도록 위치한다. 태양 전지(12)가 위치한 부분에 대응하여 광원(40)이 위치하면 광원(40)으로부터 방출된 광이 태양 전지(12)에 의하여 막혀서 전면에서 인식되기 어려울 수 있기 때문이다. 특히, 광원(40)은 태양 전지 패널(10)에서 잘 보일 수 있도록 이웃한 태양 전지(12) 사이에 위치하는 외곽 영역(OA)에 대응하도록 위치할 수 있다. 태양 전지 패널(10)의 가장자리 부분은 프레임(20) 등에 의하여 적어도 일부가 막혀 있으므로 광원(40)에 의한 광이 인식되기 어려울 수 있기 때문이다.
그러나 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다. 즉, 광원(40)이 태양 전지(12)에 대응하여 위치하더라도 광원(40)의 광의 일부가 외곽 영역(OA)을 통하여 태양 전지 패널(10)의 전면으로 도달될 수 있다면, 광원(40)이 태양 전지(12)에 대응하여 위치할 수도 있다.
광원(40)은 알려진 다양한 구조, 방식 등으로 광을 방출할 수 있다. 일 예로, 광원(40)은 작은 부피를 가지며 경제적이고 친환경적인 발광 다이오드(light emitting diode, LED)를 포함할 수 있다.
이때, 적어도 광원(40)과 태양 전지 패널(10)의 사이에 위치하는 배선함(30)의 부분이 투광부(TA)로 구성된다. 일 예로, 본 실시예에서는 배선함(30)의 케이스(310)(좀더 구체적으로, 제1 케이스 부분(311)의 바닥면)에서 광원(40)이 위치한 부분에 대응하여 관통홀(310c)이 형성된다. 그러면, 케이스(310)의 투광성 여부와 상관 없이 관통홀(310c)을 통하여 광이 투과할 수 있다. 이에 따라 이러한 관통홀(310c)이 투광부(TA)를 구성할 수 있다.
이와 같이 관통홀(310c)을 형성하여 투광부(TA)를 형성하면 관통홀(310c)을 형성하는 간단한 공정에 의하여 투광부(TA)를 형성할 수 있다. 그리고 관통홀(310c)은 광을 높은 투과율로 투과시키므로 태양 전지 패널(10)의 전면에서 광원(40)으로부터 방출된 광이 명확하게 인식되도록 할 수 있다. 특히, 케이스(310)가 불투명한 경우에 관통홀(310c)에 의하여 광이 투과될 수 있도록 할 수 있다.
이때, 관통홀(310c)은 투광성을 가지는 투광 물질(318)(예를 들어, 수지) 등으로 메워져서 배선함(30)의 기밀성이 저하되지 않도록 할 수 있다. 투광 물질(318)은 유동성을 가지는 물질을 관통홀(310c)을 막도록 도포한 후에 건조, 경화 등에 의하여 굳히는 것에 의하여 형성될 수 있다.
이때, 투광 물질(318)도 광원(40)과 태양 전지 패널(10) 사이에 위치하므로 투광 물질(318)이 투광부(TA)의 일부를 구성하게 된다. 그러나 투광 물질(318)은 필수적인 것은 아니다. 따라서 케이스(310)의 내부에 포팅 부재(330), 절연부 등이 위치하면 관통홀(310c)을 별도의 물질로 메우지 않아도 된다. 또는, 도면에 도시한 바와 같이 접착 부재(316)가 관통홀(310c)을 둘러싸는 폐쇄된 공간을 구비하도록 형성되면 관통홀(310c)을 별도의 물질로 메우지 않아도 된다. 그리고 도면에서는 광원(40) 위에 투광 물질(318)만이 위치한 것을 예시하였으나, 광원(40) 위에 포팅 부재(330)와 투광 물질(318)이 함께 위치하거나 투광 물질(318) 없이 포팅 부재(330)만이 위치할 수 있다. 이 경우에는 포팅 부재(330)도 투광성을 가져서 투광부(TA)의 일부를 구성할 수 있다. 또는, 광원(40)과 태양 전지 패널(10) 사이에 빈 공간이 위치할 수도 있는데, 이 경우에는 빈 공간도 투광성을 가지므로 투광부(TA)의 일부를 구성할 수 있다.
도면에서 광원(40)에 대응하는 관통홀(310c)은 리본(122)이 통과하는 제1 개구부(310a)과 다른 별개의 홀인 것을 예시하였다. 이에 의하면 광원(40)이 위치하는 부분과 리본(122)에 통과하는 부분을 별개 위치로 위치시켜 리본(122) 등에 의하여 광이 태양 전지 패널(10)의 전면 쪽에 도달하는 것이 방해 받는 것을 방지할 수 있다. 그러나 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며 도 5에 도시한 바와 같이 리본(122)이 통과하는 제1 개구부(310a) 내에 광원(40)이 위치할 수 있도록 하여 별도의 관통홀(310c)을 형성하지 않고 리본(122)이 통과하는 제1 개구부(310a)를 관통홀(310c)로 사용할 수 있다. 그러면, 케이스(310)에 관통홀(310c)을 형성하지 않아도 되므로 케이스(310)의 구조를 단순화할 수 있다. 또한, 별도로 투광 물질(318)을 구비하지 않아도 된다. 그러나 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며 다양한 변형이 가능하다.
이와 같이 본 실시예에서는 광원(40)이 위치하는 부분에 대응하여 부분적으로 형성된 관통홀(310c)이 투광부(TA)를 구성하는 것을 예시하였다. 이에 의하면, 기존에 사용하던 케이스(310)(좀더 구체적으로는, 회로 기판(327)과 태양 전지 패널(10) 사이에 위치하는 제1 케이스 부분(311))에 관통홀(310c)을 형성하는 것에 의하여 쉽게 투광부(TA)를 형성할 수 있다. 그러나 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다. 다른 실시예에 대해서는 추후에 도 9 내지 도 13을 참조하여 좀더 상세하게 설명한다.
이하에서는 태양 전지 모듈(100) 또는 배선함(30)에 이상 신호가 있을 때 광원(40)이 광을 방출하는 원리를 도 6을 참조하여 상세하게 설명한다. 도 6은 도 1에 도시한 태양 전지 모듈에서 배선함(30)과 광원(40)의 회로도의 일 예이다. 명확하고 간략한 도시를 위하여 도 6에서는 단자(321), 바이패스 다이오드(323), 커패시터(325b) 등의 도시를 생략하고 광원(40)의 제어를 위한 부분을 위주로 설명하였다.
도 6을 참조하면, 태양 전지 패널(10)에서 생성된 직류 전류, 직류 전압, 또는 직류 전원이 인버터 부재(325)로 전달된다. 인버터 부재(325)의 직류-직류 컨버터(325c)에서는 직류 전류, 직류 전압, 또는 직류 전원을 다른 값을 가지는 직류 전류, 직류 전압 또는 직류 전원으로 변환한다. 인버터 부재(325)의 직류-교류 인버터(325a)에서는 직류-직류 컨버터(325c)에서 받은 직류 전류, 직류 전압, 또는 직류 전원을 교류 전류, 교류 전압, 또는 교류 전원으로 변환한다. 이렇게 변환된 교류 전류, 교류 전압, 또는 교류 전원은 교류 출력 케이블(320a)을 통하여 외부로 전달된다.
이때, 제어부(329)는 인버터 부재(325)로부터 상태 정보를 받아서 상태 정보에 따라 인버터 부재(325)를 제어하는 신호를 보내 인버터 부재(325)를 제어한다. 이때, 제어부(329)가 인버터 부재(325)의 이상 신호(즉, 태양 전지 모듈(100)의 이상 신호)을 발견한 경우에는 이에 맞추어 인버터 부재(325)의 동작을 제어하면서 광원(40)으로 광원 동작 제어 신호를 광원(40)에 보내 광원(40)의 동작(일 예로, 온/오프)을 제어한다. 그러면, 광원(40)은 광을 태양 전지 패널(10)의 전면으로 방출한다. 그러면 사용자 또는 관리자는 태양 전지 패널(10)의 전면에서 광을 인식하여 인버터 부재(325) 또는 태양 전지 패널(10)에 이상이 있음을 감지할 수 있다.
광원(40)은 단순히 온/오프에 의하여 태양 전지 모듈(100)(또는 인버터 부재(325))의 동작이 정상인지 이상이 있는지를 알려줄 수 있다. 예를 들어, 태양 전지 모듈(100)이 정상 작동할 경우에는 광원(40)이 오프 상태를 유지하고 태양 전지 모듈(100)에 이상이 있을 경우에 광원(40)이 온 될 수 있다. 또는, 태양 전지 모듈(100)의 다양한 동작 이상에 따라 다른 시간 간격, 다른 색, 또는 다른 세기로 광을 제공하여 태양 전지 모듈(100)의 어느 부분에 이상이 있는지를 구체적으로 알려줄 수도 있다.
광원(40)을 이용하여 표시할 수 있는 태양 전지 모듈(100)의 이상은 다양한 종류의 이상일 수 있다. 예를 들어, 인버터 부재(325)로부터 출력되는 교류 전류의 주파수(AC Frequency)가 설정 기준보다 빠르게 변화할 경우, 누설 전류가 설정 기준보다 높을 경우, 인버터 부재(325)로부터 출력되는 교류 전류가 설정 기준보다 높을 경우, 들어오는 직류 전류가 설정 기준보다 높을 경우, 회로부(320)의 통신부의 통신이 안정적이지 않을 경우, 인버터 부재(325)가 작동하지 않을 경우, 인버터 부재(325)의 온도가 설정 기준보다 높을 경우, 인버터 부재(325)로부터 출력되는 교류 전압이 설정 기준보다 높거나 낮을 경우, 인버터 부재(325)로부터 출력되는 교류 전류의 주파수가 설정 기준보다 높거나 낮을 경우, 인버터 부재(325)로 입력되는 직류 전압이 설정 기준보다 높거나 낮을 경우에 광원(40)이 광을 방출할 수 있다. 그 외의 다양한 종류의 이상을 광원(40)을 통하여 표시할 수 있다.
본 실시예에 따르면, 광원(40)으로부터 방출되어 태양 전지 패널(10)을 관통하여 태양 전지 패널(10)의 전면에 도달하는 광을 사용자 또는 관리자가 눈으로 인식하는 것에 의하여 태양 전지 모듈(100)의 이상 또는 동작 불량을 감지할 수 있다. 또는, 태양 전지 패널(10)의 전면까지 도달한 광을 감지하는 별도의 이상 감지 장치(도 7의 참조부호 200, 이하 동일)를 이용하여 태양 전지 모듈(100)의 이상 또는 동작 불량을 감지할 수도 있다. 이와 같이 본 실시예에서는 태양 전지 모듈(100)의 이상 신호를 태양 전지 모듈(100) 자체에서 알 수 있으므로 태양 전지 모듈(100)에 이상을 쉽게 감지하여 이에 필요한 조치를 취할 수 있다. 이에 따라 태양 전지 모듈(100)의 관리가 좀더 원활하게 이루어질 수 있다.
이상 감지 장치(200)를 이용하면 시간 간격, 색, 또는 세기가 미세하게 제어된 광원(40)의 광 신호를 감지하여 태양 전지 모듈(100)의 다양한 이상 또는 동작 불량 중 어떠한 이상 또는 동작 불량이 발생한 것인지를 좀더 구체적으로 알 수 있다. 도 1 내지 도 6과 함께 도 7 및 도 8을 참조하여, 본 실시예에 따른 태양 전지 모듈(100)에 사용될 수 있는 이상 감지 장치(200)를 상세하게 설명한다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 태양 전지 모듈(100)에 사용될 수 있는 이상 감지 장치(200)를 도시한 사시도이고, 도 8은 도 7에 도시한 이상 감지 장치(200)의 개략적인 회로도이다.
도 7 및 도 8을 참조하면, 본 실시예에 따른 이상 감지 장치(200)는 광 센서(202), 제어부(204) 및 표시부(206)를 포함할 수 있다.
광 센서(202)는 광원(40)에서 방출되어 태양 전지 패널(10)의 전면까지 도달한 광을 인식한다. 이에 따라 광 센서(202)는 광 신호를 받아 이를 전기 신호로 변환하여 제어부(204)에 전달한다. 광 센서(202)는 본체(210)의 일측 단부에 위치할 수 있다. 그러면, 태양 전지 패널(10)의 전면 쪽에 광 센서(202)가 위치하는 본체(210)의 일측 단부를 위치시키는 것에 의하여 정확하게 광 신호를 인식할 수 있다. 광 센서(202)로는 알려진 다양한 구조의 센서가 적용될 수 있다.
제어부(204)는 광 센서(202)로부터 전달 받은 전기 신호에 따라 표시부(206)에 표시되어야 할 내용이 표시되도록 하는 제어 신호를 표시부(206)에 전달한다. 제어부(204)는 본체(210)의 내부에 위치할 수 있다.
표시부(206)는 본체(210)에서 가장 넓은 면에 위치하여 이상 신호를 표시할 수 있다. 이때, 표시부(206)에 표시되는 이상 신호는 단순하게 이상 신호가 있음을 알려주는 것일 수도 있고, 구체적으로 어떠한 이상 신호가 있는지를 알려주는 것일 수도 있다. 표시부(206)로는 알려진 다양한 구성이 적용될 수 있으며, 일 예로, 이상 신호를 문자 등으로 표시하는 액정 표시 장치 등이 적용될 수 있다. 또는, 광원(40)의 신호를 광의 강도, 색 등으로 표시할 수도 있다.
이와 같이 이상 감지 장치(200)에 의하면, 광원(40)에서 방출되는 광의 온/오프, 광원(40)의 점등 횟수, 광원(40)의 점등 시간 간격, 광원(40)에서 방출되는 광의 색, 및/또는 광원(40)에서 방출되는 광의 세기의 미세한 차이를 광 센서(202)가 인식할 수 있고, 이를 바탕으로 하여 이상 신호에 따른 표시가 표시부(206)에서 이루어지므로 태양 전지 모듈(100)의 구체적인 상태를 명확하게 알 수 있다.
이하, 도 9 내지 도 13을 참조하여 본 발명의 다른 실시예들에 따른 태양 전지 모듈을 상세하게 설명한다. 상술한 부분에서 설명한 것과 동일 또는 유사한 부분에 대해서는 상세한 설명을 생략하고, 서로 다른 부분을 상세하게 설명한다. 그리고 상술한 실시예와 이의 변형예와, 이하의 실시예와 이의 변형예들은 서로 결합될 수 있고, 이 또한 본 발명의 범위에 속한다.
도 9는 본 발명의 다른 실시예에 따른 태양 전지 모듈을 도시한 부분 단면도이다. 참고로 도 9에서는 도 2의 확대원에 대응하는 부분을 도시하였다.
도 9를 참조하면, 본 실시예에서는 광원(40)과 태양 전지 패널(10) 사이에 위치하는 케이스(310)의 부분이 전체적으로 투광성을 가지는 물질(일 예로, 투명하거나 반투명한 수지 등)로 구성되는 투광 부분(311a)으로 이루어질 수 있다. 투광성을 가지는 케이스(310)의 적어도 일부 자체가 투광부(TA)를 구성할 수 있다. 따라서 별도의 투광홀(도 2의 참조부호 310c) 및/또는 투광 물질(도 2의 참조부호 318)을 구비하지 않아도 된다. 이때, 도 9에서는 제1 케이스 부분(311)이 전체적으로 투광 부분(311a)로 구성된 것을 예시하였으나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다.
따라서, 도 10에 도시한 바와 같이, 제1 케이스 부분(311)에서 광원(40)이 위치하는 부분에만 부분적으로 투광성을 가지는 투광 부분(311a)이 위치하여 투광부(TA)를 형성하고 그 외의 부분은 비투광 부분(311b)으로 이루어질 수도 있다. 또는, 제1 케이스 부분(311)에서 태양 전지 패널(10)의 후면에 인접한 바닥면이 전체적으로 투광 부분(311a)으로 구성되고, 제1 케이스 부분(311)의 측면 부분, 그리고 제2 케이스 부분(312)과 인접한 부분이 비투광 부분(311b)으로 구성될 수도 있다. 또한, 제1 케이스 부분(311)뿐만 아니라 제2 케이스 부분(312)의 적어도 일부가 투광 부분을 포함할 수도 있다. 즉, 본 실시예에서는 적어도 태양 전지 패널(10) 쪽에 위치하는 면에서 광원(40)에 대응하는 배선함(30)의 부분(좀더 구체적으로, 케이스(310))의 부분이 투광성을 가지는 투광 부분(311a)으로 구성되면 된다.
도 9 및 도 10에서는 광원(40)이 제1 케이스 부분(311)의 투광 부분(311a)에 접하여 형성되어 광원(40)과 태양 전지 패널(10) 사이에 투광 부분(311a)만이 위치하는 것을 예시하였다. 그러나 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며 광원(40)이 투광 부분(311a)과 이격하여 형성되어 광원(40)과 투광 부분(311a) 사이에 투광성을 가지는 포팅 부재(330) 또는 빈 공간 등이 위치할 수 있다. 이 경우에는 광원(40)과 투광 부분(311a) 사이에 위치하는 투광성을 가지는 포팅 부재(330) 또는 빈 공간이 투광부(TA)의 일부를 구성할 수 있다.
도 11은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 태양 전지 모듈을 도시한 부분 단면도이다. 참고로 도 11에서는 도 2의 확대원에 대응하는 부분을 도시하였다.
도 11을 참조하면, 본 실시예에서는 광원(40)과 태양 전지 패널(10) 사이에 위치하여 광원(40)을 덮으면서 투광성을 가지는 덮개부(42)가 위치할 수 있다. 덮개부(42)는 광원(40)을 덮을 수 있도록 태양 전지 패널(10)을 향하여 볼록한 형상을 가지는 투광성 구조물일 수 있으며, 일 예로, 투명하거나 반투명한 수지 등으로 구성될 수 있다. 이와 같은 덮개부(42)를 구비하면 광원(40)을 덮는 덮개부(42)에 의하여 쉽게 투광부(TA)를 형성할 수 있다.
일 예로, 덮개부(42)는 제1 케이스 부분(311)의 관통홀(310c)을 관통하여 태양 전지 패널(10)의 후면 기판(18)에 접촉할 수 있다. 이때, 덮개부(42)가 관통홀(310c)을 전체적으로 채우도록 꼭 맞게 끼움 맞춤될 수 있다. 그러면, 구조적으로 안정적으로 덮개부(42)가 고정될 수 있고 광원(40)을 보호할 수 있다.
그러나 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다. 다른 예로, 제1 케이스 부분(311)이 관통홀(310c)을 구비하지 않고 제1 케이스 부분(311)이 투광 부분(도 9 또는 도 10의 참조 부호 311a)을 구비하고 덮개부(42)가 케이스(310)의 내부에 위치할 수도 있다. 이때, 덮개부(42)는 제1 케이스 부분(311)에 접촉할 수도 있고, 제1 케이스 부분(311)과 투광성을 가지는 포팅 부재(330) 또는 빈 공간 등을 사이에 두고 위치할 수도 있다.
도 12은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 태양 전지 모듈을 도시한 부분 단면도이다. 참고로 도 12에서는 도 2의 확대원에 대응하는 부분을 도시하였다.
도 12를 참조하면, 본 실시예에서는 후면 기판(18)이 적어도 광원(40)에 대응하는 배선함(30)의 부분에서 투광성을 가지는 투광 부분(18a)으로 구성된다. 태양 전지 패널(10)에서 전면 기판(10) 및 밀봉층(14)은 투광성을 가지는 물질로 형성된다. 그리고 광원(40)은 태양 전지(12)에 의하여 가려지지 않는 외곽 영역(OA)에 대응하도록 위치한다. 따라서 전면 기판(10), 태양 전지(12) 및 밀봉층(14)은 광원(40)에서 방출된 광을 가리지 않는다.
후면 기판(18)이 전체적으로 투광성을 가지는 경우에는 광원(40)에서 방출된 광을 가리지 않는다. 반면, 후면 기판(18)은 경우에 따라 반사 특성을 향상하기 위한 반사 시트 또는 외관을 향상할 수 있는 흑색 또는 검은색 시트 등으로 구성되어 비투광 부분(18b)를 포함할 수 있다. 이 경우에는 광원(40)에 의한 광이 후면 기판(18)에 의하여 방해를 받을 수 있으므로, 후면 기판(18)에서 광원(40)에 위치하는 부분(즉, 외곽 영역(OA)의 일부)에 대응하여 투광 부분(18a)이 위치하도록 한다.
이때, 도 12에 도시한 바와 같이, 비투광 부분(18b)을 전체적으로 구비하는 후면 기판(18)에 관통홀(180)을 형성하여 투광 부분(18a)을 형성할 수도 있다. 투광 부분(18a)이 관통홀로 이루어지면 간단한 공정에 의하여 투광 부분(18a)을 형성할 수 있다.
또는, 도 13에 도시한 바와 같이, 비투광 부분(18b)을 전체적으로 구비하는 후면 기판(18)에 관통홀(180)을 형성한 다음 투광성을 가지는 투광 물질(182)(일 예로, 투명하거나 반투명한 수지)로 관통홀(180)을 메워서 투광 부분(18a)을 형성할 수 있다. 일 예로, 인쇄 등에 의하여 관통홀(180)을 메울 수 있다. 또는, 투광 부분(18a)은 후면 기판(18)의 제조 공정에서 투명하거나 반투명한 수지 등에 의하여 비투광 부분(18b)과 함께 제조될 수 있다. 이에 의하면 후면 기판(180)이 비어있는 부분 없이 전체적으로 위치하여 후면 기판(180)에 의한 효과를 최대화할 수 있다.
도 12 및 도 13에서는 광원(40)에 대응하여 관통홀(310c)가 형성되고 투광 물질(318)이 구비된 것을 예시하였다. 그러나 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며, 관통홀(310c) 및/또는 투광 물질(318)이 구비되지 않는 것도 가능하다.
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: 배선함
40: 광원
42: 덮개부

Claims (19)

  1. 태양 전지 패널;
    상기 태양 전지 패널의 후면에 위치하며 상기 태양 전지 패널과 연결되는 배선을 포함하는 배선함; 및
    이상 신호가 있을 때 상기 태양 전지 패널을 통하여 상기 태양 전지 패널의 전면으로 광을 방출하는 광원
    을 포함하고,
    상기 배선함은, 내부에 수용 공간을 구비하는 케이스를 포함하고,
    상기 광원의 적어도 일부가 상기 케이스의 내부에 위치하며,
    적어도 상기 배선함에서 상기 태양 전지 패널과 상기 광원 사이에 위치하는 부분이 투광성을 가지는 투광부로 이루어지는 태양 전지 모듈.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 배선함은, 상기 배선을 포함하며 상기 케이스 내부에 위치하는 회로부를 포함하고,
    상기 광원이 상기 회로부에 고정되는 태양 전지 모듈.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 회로부가 인쇄 회로 기판을 포함하고,
    상기 광원이 상기 인쇄 회로 기판에 고정되는 태양 전지 모듈.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 광원이 상기 인쇄 회로 기판에서 상기 태양 전지 패널을 향한 면에 위치하는 태양 전지 모듈.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 광원과 상기 태양 전지 패널 사이에 위치하는 상기 케이스의 부분에서 상기 광원에 대응하는 부분에 관통홀이 형성되는 태양 전지 모듈.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 관통홀이 투광성을 가지는 투광 물질로 메워지는 태양 전지 모듈.
  7. 제5항에 있어서,
    상기 태양 전지 패널로부터 연장되는 리본을 더 포함하고,
    상기 배선함에 상기 리본이 통과하는 제1 개구부가 형성되고,
    상기 제1 개구부와 상기 관통홀이 별개로 형성되는 태양 전지 모듈.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 태양 전지 패널에 인접한 상기 케이스의 부분에서 적어도 상기 광원이 위치한 부분이 투광 부분으로 구성되는 태양 전지 모듈.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 광원과 상기 태양 전지 패널의 사이에 위치하며 상기 광원을 덮는 투광성의 덮개부를 더 포함하는 태양 전지 모듈.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 광원과 상기 태양 전지 패널 사이에 위치하는 상기 케이스의 부분에서 상기 광원에 대응하는 부분에 관통홀이 형성되고,
    상기 덮개부가 상기 관통홀을 관통하여 상기 태양 전지 패널에 접촉하는 태양 전지 모듈.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 태양 전지 패널은, 전면 기판, 태양 전지, 후면 기판, 밀봉층을 포함하고,
    상기 후면 기판이 적어도 상기 광원에 대응하는 부분에 투광성을 가지는 투광 부분을 포함하는 태양 전지 모듈.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 후면 기판의 상기 투광 부분은, 관통홀로 구성되거나, 투광 물질로 구성되는 태양 전지 모듈.
  13. 제4항에 있어서,
    상기 회로부는, 인버터 부재와, 상기 인버터 부재의 상태 정보를 받아 상기 인버터 부재 및 상기 광원을 제어하는 제어부를 포함하고,
    상기 제어부는 상기 인버터 부재에 이상 신호가 있을 때 상기 광원을 온 또는 오프를 제어하는 태양 전지 모듈.
  14. 제1항에 있어서,
    상기 태양 전지 패널은 상기 태양 전지가 위치하지 않는 외곽 영역을 포함하고,
    상기 광원에서 방출된 광이 상기 외곽 영역을 통하여 상기 태양 전지 패널의 전면으로 방출되는 태양 전지 모듈.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 광원이 상기 외곽 영역에 대응하여 위치하는 태양 전지 모듈.
  16. 제14항에 있어서,
    상기 태양 전지가 복수의 태양 전지를 포함하고,
    상기 광원이 상기 외곽 영역 중에서 상기 복수의 태양 전지에서 이웃한 태양 전지 사이에 위치한 부분에 대응하여 위치하는 태양 전지 모듈.
  17. 제1항에 있어서,
    상기 인버터 부재로부터 출력되는 교류 전류의 주파수(AC Frequency)가 설정 기준보다 빠르게 변화할 경우, 누설 전류가 설정 기준보다 높을 경우, 상기 인버터 부재로부터 출력되는 교류 전류가 설정 기준보다 높을 경우, 상기 인버터 부재로 들어오는 직류 전류가 설정 기준보다 높을 경우, 통신부의 통신이 안정적이지 않을 경우, 상기 인버터 부재가 작동하지 않을 경우, 상기 인버터 부재의 온도가 설정 기준보다 높을 경우, 상기 인버터 부재로부터 출력되는 교류 전압이 설정 기준보다 높거나 낮을 경우, 상기 인버터 부재로부터 출력되는 교류 전류의 주파수가 설정 기준보다 높거나 낮을 경우, 상기 인버터 부재로 입력되는 직류 전압이 설정 기준보다 높거나 낮을 경우 중 적어도 하나에 해당할 때 상기 광원이 광을 방출하는 태양 전지 모듈.
  18. 태양 전지 패널; 상기 태양 전지 패널의 후면에 위치하며 상기 태양 전지 패널과 연결되는 배선을 포함하는 배선함; 및 이상 신호가 있을 때 상기 태양 전지 패널을 통하여 상기 태양 전지 패널의 전면으로 광을 방출하는 광원을 포함하고,
    상기 배선함은, 내부에 수용 공간을 구비하는 케이스를 포함하며,
    상기 광원의 적어도 일부가 상기 케이스의 내부에 위치하는 태양 전지 모듈에 사용되는 태양 전지 모듈용 이상 감지 장치에 있어서,
    상기 태양 전지 패널의 전면에서 상기 광원의 광 신호를 검출하여 전기 신호로 변환하는 광 센서;
    상기 전기 신호를 받아 제어 신호로 변환하는 제어부; 및
    상기 제어 신호에 따라 이상 신호를 표시하는 표시부
    를 포함하는 태양 전지 모듈용 이상 감지 장치.
  19. 제18항에 있어서,
    상기 광 센서는 상기 광원의 온 또는 오프, 상기 광원의 점등 횟수, 상기 광원의 점등 시간 간격, 상기 광원에서 방출되는 광의 색 및 상기 광원에서 방출되는 광의 세기 중 적어도 하나를 검출하는 태양 전지 모듈용 이상 감지 장치.
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