KR20180040000A - 태양 전지 모듈 - Google Patents

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Abstract

단자와 회로부가 이격되어 오버랩 되지 않는 동시에 태양 전지 패널로부터 회로부가 이격된 태양 전지 모듈을 제공한다. 태양 전지 모듈은 태양 전지 패널, 회로부, 태양 전지 패널의 후면에 배치된 인버터 고정 부재 및 태양 전지 패널의 후면에 인출된 단자와 회로부를 연결하는 리본부를 포함한다.

Description

태양 전지 모듈{SOLAR CELL MODULE}
본 발명은` 태양 전지 모듈에 관한 것이다. 더욱 상세하게는 본 발명은 인버터 및 바이패스 다이오드를 포함하고 태양 전지 패널로부터 이격된 회로부를 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. 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 증가하는 문제가 있어, 정션 박스와 인버터를 일체화 하려는 시도들이 있다.
추가로, 정션 박스 및 인버터는 작동 중에 열이 발생할 수 있고, 이 때 발생한 열은 태양 전지 패널의 효율을 저하시킬 수 있으므로, 방열 효율을 향상시키기 위한 다양한 방법이 요구된다.
본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는 제품 신뢰성이 우수하고 이용이 편리한 태양 전지 모듈을 제공하는 것이다.
본 발명이 해결하려는 기술적 과제는 우수한 태양 전지 효율을 유지하고, 범용성이 우수한 태양 전지 밴드를 제공하는 것이다.
본 발명이 해결하려는 기술적 과제는 방열 성능이 우수하고, 교체 및 설치가 용이한 태양 전지 모듈을 제공하는 것이다.
상술한 기술적 과제를 해결하기 위하여, 본 발명은 몇몇 실시예를 제공한다. 구체적으로, 본 발명의 몇몇 실시예에 따른 태양 전지 모듈은 태양 전지 패널, 상기 태양 전지 패널 후면에서 인출된 복수의 단자를 수용하고, 상기 태양 전지 패널 후면에 부착되어 있는 단자 하우징부, 상기 태양 전지 패널 후면과 소정거리 이격되도록 배치되고, 상기 복수의 단자사이에 연결되는 바이패스 다이오드와 상기 단자로부터 출력되는 직류 전류를 교류 전류로 변환시키는 직류-교류 인버터를 포함하는 회로부를 수용하는 인버터 하우징부 및 상기 단자 하우징부와 상기 인버터 하우징부 사이에 외부로 노출되어 상기 단자로부터 출력을 상기 회로부로 전달하는 리본부를 포함할 수 있다.
본원 발명 몇몇 실시예에 있어서, 상기 노출된 리본부의 거리는 상기 인버터 하우징부와 상기 태양 전지 패널 후면과의 거리의 1/2 보다 같거나 클 수 있다.
본원 발명 몇몇 실시예에 있어서, 상기 단자는 상기 인버터 하우징부에 대응되는 상기 태양 전지 패널의 후면 영역 밖에 배치될 수 있다.
본원 발명 몇몇 실시예에 있어서, 상기 단자 하우징부는 제1 실링재를 더 수용하고, 상기 단자는 상기 제1 실링재에 의해 코팅될 수 있다.
본원 발명 몇몇 실시예에 있어서, 상기 태양 전지 패널 후면에 받침부를 포함하는 인버터 고정 부재가 배치되고, 상기 받침부 상에 상기 인버터 하우징부가 배치될 수 있다.
본원 발명 몇몇 실시예에 있어서, 상기 인버터 고정 부재는 인버터 고정 판, 제1 체결 부재 및 제2 체결 부재를 더 포함할 수 있다.
본원 발명 몇몇 실시예에 있어서, 상기 회로부는 상기 리본부와 연결되는 제2 접속 단자를 더 포함하고, 상기 제2 접속 단자, 인버터 및 상기 바이패스 다이오드는 회로 기판에 형성되어 회로 패턴에 의해 서로 연결될 수 있다.
본원 발명 몇몇 실시예에 있어서, 상기 인버터 하우징부는 상기 단자와 마주보는 측면에서 상기 리본부가 통과하는 적어도 하나의 제1 개구부를 포함할 수 있다.
본원 발명 몇몇 실시예에 있어서, 상기 제1 개구부는 상기 인버터 하우징부 측면에서 돌출된 제1 돌출부에 의해 형성될 수 있다.
본원 발명 몇몇 실시예에 있어서, 상기 인버터 하우징부는 제2 방향(z)으로 높이(h2)가 10mm 내지 50mm일 수 있다.
본원 발명 몇몇 실시예에 있어서, 상기 태양 전지 패널의 후면으로부터 상기 인버터 하우징부까지의 이격 거리가(h1) 프레임의 높이(h3)보다 같거나 작을 수 있다.
본원 발명 몇몇 실시예에 있어서, 상기 태양 전지 패널의 후면에서부터 상기 인버터 하우징부까지의 이격 거리(h1)가 5mm 내지 50mm일 수 있다.
본원 발명 몇몇 실시예에 있어서, 상기 단자 하우징부는 상기 인버터 하우징부와 마주보는 측면에서 상기 리본부가 통과하는 적어도 하나의 제2 개구부를 포함할 수 있다.
본원 발명 몇몇 실시예에 있어서, 상기 제2 개구부는 상기 단자 하우징부 측면에서 돌출된 제2 돌출부에 의해 형성될 수 있다.
본원 발명 몇몇 실시예에 있어서, 상기 리본부는 양 끝단을 제외하고 보호층에 의해 덮일 수 있다.
본원 발명 몇몇 실시예에 있어서, 상기 리본부의 길이는 상기 단자와 상기 회로부를 잇는 최단 경로 길이보다 길 수 있다.
본원 발명 몇몇 실시예에 있어서, 상기 리본부는 상기 단자 및 회로부와 탈착식으로 결합할 수 있다
본원 발명 몇몇 실시예에 있어서, 태양 전지 모듈은 태양 전지 패널, 상기 태양 전지 패널 후면에서 인출된 복수의 단자를 수용하고, 상기 태양 전지 패널 후면에 부착되어 있는 단자 하우징부, 상기 태양 전지 패널 후면에 배치되고 받침부를 포함하는 인버터 고정 부재, 상기 받침부 상에 배치되어 상기 태양 전지 패널 후면과 소정 거리 이격되며, 바이패스 다이오드 및 상기 단자로부터 출력되는 직류 전류를 교류 전류로 변환시키는 직류-교류 인버터를 포함하는 회로부를 수용하는 인버터 하우징부, 상기 단자 하우징부와 상기 인버터 하우징부 사이에 외부로 노출되어 상기 단자로부터 출력을 상기 회로부로 전달하는 리본부를 포함하고, 상기 인버터 하우징부는 상기 단자와 연결된 상기 리본부를 수용하는 리본 수용부를 포함할 수 있다.
본원 발명 몇몇 실시예에 있어서, 상기 리본 수용부는 상기 인버터 하우징부의 측면에 배치될 수 있다.
본 발명은 방열 효율이 우수하고, 교체 및 설치가 용이한 태양 전지 모듈에 관한 것이다.
구체적으로, 상기 태양 전지 모듈은 인버터 및 바이패스 다이오드를 포함하는 회로부를 포함하여 별도로 정션 박스 및 인버터를 각각 설치할 필요가 없어 설치가 용이하고, 연결배선이 감소하여 연결배선에 의한 태양 전지 패널 손상이 방지되며, 상기 회로부가 상기 태양 전지 패널로부터 이격되어 배치됨으로써, 상기 회로부에서 발생하는 열이 원활하게 외부로 방출되어, 열이 상기 태양 전지 패널에 전달되어 태양 전지 효율이 저하되는 것을 방지할 수 있다.
뿐만 아니라, 플렉서블(flexible)한 리본 및 인버터 고정 부재를 포함하여 모듈의 교체 및 수리가 용이하다.
도 1 (a)은 본원 발명의 몇몇 실시예에 따른 태양 전지 모듈의 사시도이다.
도 1 (b)는 본원 발명의 몇몇 실시예에 따른 태양 전지 모듈을 조립하기 전의 사시도이다.
도 2 는 본원 발명의 몇몇 실시예에 따른 태양 전지 모듈에 포함된 단자와 인버터 고정 부재의 배치에 대한 사시도이다.
도 3은 본원 발명의 몇몇 실시예에 따른 태양 전지 모듈의 또 다른 사시도이다.
도 4의 (a)는 본원 발명의 몇몇 실시예에 따른 태양 전지 모듈에 포함된 회로부의 사시도이다.
도 4의 (b)는 본원 발명의 몇몇 실시예에 따른 태양 전지 모듈에 포함된 회로부의 내부 전류 순서도의 일 예이다.
도 5의 (a)는 본원 발명의 몇몇 실시예에 따른 태양 전지 모듈에 포함된 리본이 배치된 부분을 확대한 사시도이다.
도 5의 (b)는 본원 발명의 몇몇 실시예에 따른 태양 전지 모듈에 포함된 제 1 개구부 부분 및 제1 개구부 부분을 확대한 사시도이다.
도 6은 본원 발명의 몇몇 실시예에 따른 태양 전지 모듈의 전면 사시도이다.
도 7은 도 6의 Ⅰ-Ⅰ선을 따라 자른 경우의 태양 전지 패널의 단면도이다.
도 8은 본원 발명의 몇몇 실시예에 따른 태양 전지 모듈을 나타낸 사시도이다.
도 9는 본원 발명의 몇몇 실시예에 따른 태양 전지 모듈을 나타낸 사시도이다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 후술하는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다 그러나, 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성요소를 지칭한다.
도면에서 여러 층 및 영역을 명확하게 표현하기 위하여 두께를 확대하여 나타내었다. 그리고 도면에서, 설명의 편의를 위해, 일부 층 및 영역의 두께를 과장되게 나타내었다.
또한, 본 명세서에서 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "위에" 또는 "상부에" 있다고 할 때, 이는 다른 부분 "바로 위에" 있는 경우뿐 아니라 그 중간에 또 다른 부분이 있는 경우도 포함한다. 반대로 어떤 부분이 다른 부분 "바로 위에" 있다고 할 때에는 중간에 다른 부분이 없는 것을 뜻한다. 아울러, 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "아래에" 또는 "하부에" 있다고 할 때, 이는 다른 부분 "바로 아래에" 있는 경우뿐 아니라 그 중간에 또 다른 부분이 있는 경우도 포함한다. 반대로 어떤 부분이 다른 부분 "바로 아래에" 있다고 할 때에는 중간에 다른 부분이 없는 것을 뜻한다.
이어서, 도 1 내지 도 7을 참조하여, 본원 발명의 몇몇 실시예에 따른 태양 전지 모듈을 설명한다.
도 1은 본원 발명의 몇몇 실시예에 따른 태양 전지 모듈의 사시도이다.
구체적으로, 도 1의 (a)는 태양 전지 모듈의 사시도이고, 도 1의 (b)는 태양 저지 모듈을 조립하기 전의 사시도이다.
도 2는 본원 발명의 몇몇 실시예에 따른 상기 태양 전지 모듈의 단자와 인버터 고정 부재에 대한 사시도이다.
구체적으로, 도 2 는 태양 전지 모듈에 포함된 단자와 인버터 고정 부재의 배치에 대한 사시도이다.
도 3은 본원 발명의 몇몇 실시예에 따른 태양 전지 모듈의 또 다른 사시도이다.
도 4는 본원 발명의 몇몇 실시예에 다른 태양 전지 모듈에 포함된 회로부의 사시도이다.
구체적으로 도 4의 (a)는 인버터 하우징부에 포함된 회로부를 도시한 사시도이고, 도 4의 (b)는 도 4(a)에 도시한 회로부의 내부 전류 순서도의 일 예이다.
도 5는 본원 발명의 몇몇 실시예에 따른 태양 전지 모듈에 포함된 리본의 배치 구조에 대한 사시도이다.
구체적으로, 도 5의 (a)는 태양 전지 모듈에 포함된 리본이 배치된 부분을 확대한 사시도이고, 도 5의 (b)는 태양 전지 모듈에 포함된 제1 개구부 부분 및 제1 개구부 부분을 확대한 사시도이다.
도 6은 본원 발명의 몇몇 실시예에 따른 태양 전지 모듈의 전면 사시도이다.
도 7은 도 6의 Ⅰ-Ⅰ선을 따라 자른 경우의 태양 전지 패널의 단면도이다.
도 1의 (a)를 참고하면, 본원 발명의 몇몇 실시예에 따른 태양 전지 모듈(100)은 태양 전지 패널(100), 태양 전지 패널(10)의 후면에서 인출된 단자부(P1), 태양 전지 패널(100)의 후면으로부터 소정거리 이격된 인버터부(P2), 및 단자부(P1)와 인버터부(P2)를 전기적으로 연결하고 동시에 단자부(P1)와 인버터부(P2) 사이에서 외부로 노출되는 영역을 갖는 리본(80)를 포함한다. 이때, 상기 인버터부는 별도의 고정부재에 의해 상기 태양 전지 패널의 후면으로부터 소정거리 이격된다.
구체적으로, 상기 태양 전지 패널(10) 후면에서 인출된 단자(70)는 상기 태양 전지 모듈을 구성하는 복수의 태양 전지의 출력을 외부로 인출하기 위한 리드아웃으로서, 태양 전지 스트링에 연결된 금속 리본등의 형태로 이루어져 태양 전지의 후면에 위치한 백시트 등을 관통하여 외부로 인출된다. 상기 단자는 외부의 수분 침투 등을 방지하기 위해 상기 단자부를 둘러싸고 상기 태양 전지 패널 후면에 부착되어 있는 단자 하우징부(60)에 수용된다.
상기 단자 하우징부와 이격되어 상기 태양 전지 패널의 후면과 소정거리 이격되어 상기 인버터부가 위치한다. 상기 인버터부는 상기 단자부 사이에 연결되어 태양 전지 스트링간에 전류가 역전하는 것을 방지하는 바이패스 다이오드와 상기 태양 전지 패널의 직류 출력을 변환하는 컨버터, 변환된 직류 출력을 교류로 변환하는 인직류- 교류 인버터 등이 포함되는 회로부(30)와 상기 회로부를 수용하는 인버터 하우징부(50)를 포함한다. 추가로 상기 인버터 하우징부는 받침부(41)를 포함하는 인버터 고정 부재(40) 등에 의해 상기 태양 전지 패널의 후면에 소정거리 이격되어 배치된다. 상기 인버터 하우징부은 제1 체결부(43a, 미도시) 및 제2 체결부(43b)에 의해 상기 인버터 고정 부재에 단단하게 고정될 수 있다. 다만, 태양 전지 모듈의 구성, 각 구성들의 배치 및 결합 관계 등이 도면에 한정되는 것은 아니고, 통상의 기술자가 용이하게 변형 및 적용할 수 있는 범위까지 포함할 것이다.
예를 들어, 태양 전지 패널(10)의 후면과 소정거리가 이격되도록 프레임(20)에 결합하여 인버터 하우징부(50)를 고정할 수도 있고, 별도의 고정부 없이 인버터 하우징부(50)의 구조를 변경하여 태양 전지 패널(10)의 후면과 소정거리를 유지하도록 하는 구성도 가능하다.
더 구체적으로, 도 1의 (b)를 참고하여 태양 전지 모듈(100)을 살펴보면, 태양 전지 패널(10)의 후면에는 태양 전지 패널(10) 후면에서 인출된 적어도 하나 이상의 단자(70)가 위치하고, 단자(70)는 단자 하우징부 외벽(62) 및 단자 하우징부 덮개(61)을 포함하는 단자 하우징부(60) 내부에 수용된다. 인버터 고정 부재(40)는 받침부(41), 인버터 고정 판(42), 제1 체결부(43a) 및 제2 체결부(43b)를 포함하며, 받침부(41)는 회로부(30)를 수용하는 인버터 하우징부 (50)를 태양 전지 패널(10)로부터 이격시키고, 제1 체결부(43a) 및 제2 체결부(43b)는 인버터 고정 부재(40)와 인버터 하우징부 (50)를 단단히 결합시킨다. 회로부(30)와 단자(70)는 외부로 노출되는 리본부(80)에 의해 전기적으로 연결된다. 다만, 태양 전지 모듈의 형상이나 구성 및 구조는 도면에 한정되는 것은 아니고, 통상의 기술자가 용이하게 변형 및 적용할 수 있는 범위까지 포함할 것이다.
전술한 바와 같이, 상기 태양 전지 모듈에 포함된 상기 단자부, 상기 인버터부, 상기 인버터 고정 부재 및 상기 리본부는 상기 태양 전지 패널의 후면에 배치될 수 있다. 이하에서는 도 6 및 도 7을 참고하여 태양 전지 패널(10) 및 프레임(20)을 설명하고, 도 1 및 도 4를 참고하여 회로부(30) 및 인버터 하우징부 (50)를 설명하고, 도 1 및 도 2를 참고하여 인버터 고정 부재(40)을 설명한 다음, 도 1, 도 2, 도 3 및 도 5를 참고하여 단자(70), 단자 하우징부(60), 리본부(80), 회로부(30), 인버터 하우징부 (50) 및 태양 전지 패널(10)의 연결 구조를 상세하게 설명한다.
도 6 및 도 7을 참고하면, 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, 상기 태양 전지, 반도체 기판(예를 들어, 단결정 또는 다결정 반도체 기판, 좀더 구체적으로, 단결정 또는 다결정 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 상기 태양 전지가 복수로 구비되며, 상기 태양 전지의 제1 전극과 이에 이웃한 다른 태양 전지의 제2 전극은 리본(122) 등에 의하여 연결되어, 복수 개의 상기 태양 전지들이 하나의 열을 이루는 태양 전지 스트링(string)을 형성할 수 있다. 상기 태양 전지의 구조 및 복수의 상기 태양 전지들의 연결 구조 등은 도면에 한정되는 것은 아니고, 통상의 기술자가 용이하게 설계 변경할 수 있는 범위까지 포함할 것이다. 뿐만 아니라, 도면에는 복수 개의 태양 전지를 구비하는 것을 예시하였으나, 하나의 태양 전지만을 구비하는 것도 가능하다.
다시 도 6 및 도 7을 참고하면, 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. 상기 밀봉층은 상기 태양 전지를 감싸면서 밀봉하여, 상기 태양 전지에 악영향을 미칠 수 있는 수분이나 산소를 차단한다. 그리고 상기 태양 전지 모듈을 구성하는 부분(즉, 상기 전면 기판, 상기 태양 전지, 및 상기 후면 기판)들을 화학적으로 결합한다. 상기 후면 기판, 상기 제2 밀봉층, 상기 태양 전지 또는 상기 태양 전지 스트링, 상기 제1 밀봉층 및 상기 전면 기판을 차례로 적층한 후에 이들을 열 및/또는 압력을 가하여 접합하는 라미네이션 공정 등을 수행하여 이들을 일체화할 수 있다.
상기 제1 밀봉층과 상기 제2 밀봉층은 에틸렌초산비닐 공중합체 수지(EVA), 폴리비닐부티랄, 규소 수지, 에스테르계 수지, 올레핀계 수지 등이 사용될 수 있다. 이때, 상기 제1 밀봉층과 상기 제2 밀봉층은 서로 같은 물질로 이루어질 수도 있고, 서로 다른 물질로 이루어질 수 도 있다. 그러나 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다. 따라서, 상기 제1 및 제2 밀봉층은 그 외 다양한 물질을 이용하여 라미네이션 이외의 다른 방법에 의하여 형성될 수 있다.
상기 전면 기판은 상기 제1 밀봉층 상에 위치하여 상기 태양 전지 패널의 전면을 구성한다. 상기 전면 기판은 외부의 충격 등으로부터 상기 태양 전지를 보호할 수 있는 강도와 태양광 등의 광을 투과할 수 있는 광 투과성을 가지는 물질로 구성될 수 있다. 일 예로, 상기 전면 기판은 유리 기판 등으로 구성될 수 있다. 이때, 강도를 향상할 수 있도록 상기 전면 기판이 강화 유리 기판으로 구성될 수도 있고, 그 외의 다양한 특성을 향상할 수 있는 다양한 물질을 추가적으로 포함하는 등과 같이 다양한 변형이 가능하다. 또는, 상기 전면 기판이 수지 등으로 구성되는 시트 또는 필름일 수도 있다. 즉, 상기 전면 기판의 물질은 상기 기재에 한정되는 것은 아니고, 통상의 기술자가 용이하게 적용할 수 있는 범위까지 포함할 것이다.
상기 후면 기판은 상기 제2 밀봉층 상에 위치하여 상기 태양 전지의 후면에서 상기 태양 전지를 보호하는 층으로서, 방수, 절연 및 자외선 차단 기능을 할 수 있다.
상기 후면 기판은 외부의 충격 등으로부터 상기 태양 전지를 보호할 수 있는 강도를 가질 수 있으며, 원하는 태양 전지 패널의 구조에 따라 광을 투과하거나 반사하는 특성을 가질 수 있다. 일 예로, 상기 후면 기판을 통하여 광이 입사되도록 하는 구조에서는 상기 후면 기판이 투광성 물질을 가질 수 있고, 상기 후면 기판을 통하여 광이 반사되도록 하는 구조에서는 상기 후면 기판이 비투광성 물질 또는 반사 물질 등으로 구성될 수 있다. 일 예로, 상기 후면 기판은 유리와 같은 기판 형태로 구성될 수도 있고, 필름 또는 시트 등의 형태로 구성될 수 있다. 예를 들어, 상기 후면 기판이 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. 즉, 상기 후면 기판의 물질은 상기 기재에 한정되는 것은 아니고, 통상의 기술자가 용이하게 적용할 수 있는 범위까지 포함할 것이다.
상술한 바와 같이 복수의 층으로 구성된 상기 태양 전지 패널을 안정적으로 고정하기 위하여 상기 태양 전지 패널의 외곽부가 고정되는 프레임(20)이 위치할 수 있다. 도 6을 참고하면, 태양 전지 패널(10)의 외곽부 전체가 프레임(20)에 고정되는 것으로 도시되어 있으나 프레임의 형상 및 구조가 도면에 한정되는 것은 아니고, 통상의 기술자가 용이하게 설계 변경할 수 있는 범위까지 포함할 것이다.
본원 발명의 몇몇 실시예에 따른 상기 인버터는 종래의 정션 박스(바이패스 다이오드)의 적어도 일부와 인버터의 적어도 일부를 일체화한 것으로서, 정션 박스 회로부, 바이패스 다이오드 회로부, 일체형 정션 박스, 인버터 일체형 정션 박스 등으로 명명될 수도 있다. 이러한 상기 회로부와 상기 인버터 하우징부를 포함하여 상기 인버터부로 명명하고, 도 1 및 도 4를 참고하여 좀 더 상세하게 설명한다.
도 4의 (a)는 도 1에 도시한 태양 전지 모듈에 포함된 회로부(30)의 사시도이고, 도 4의 (b)는 회로부(30)의 내부 전류 순서도의 일 예이다.
도 4의 (a) 및 도 4의 (b)를 참고하면, 회로부(30)는 인버터(31) 및 바이패스 다이오드(33)를 포함하다. 구체적으로 태양 전지 패널(10)의 출력을 인출하는 단자 사이에 바이패스 다이오드(33)가 배치된다. 본원 발명의 일 실시예에서, 회로 기판(34)에는 제2 접속 단자(35)로부터 연장된 회로 패턴에 의하여 제2 접속 단자(35)와 연결되는 바이패스 다이오드(33)가 위치한다. 각각의 상기 바이패스 다이오드는 두 개의 상기 제2 접속 단자 사이에서 두 개의 상기 제2 접속 단자에 회로 패턴에 의하여 연결될 수 있다. 상기 태양 전지 패널에 가려지는 부분이 발생하거나 고장 등이 발생하여 발전이 일어나지 않는 영역이 발생하면 상기 바이패스 다이오드가 해당 부분을 우회하여 전류가 흐르도록 하여 해당 영역을 보호하는 역할을 한다. 상기 바이패스 다이오드의 구조로는 알려진 다양한 구조가 적용될 수 있다.
상기 태양 전지로부터 출력된 직류 출력은 소정의 레벨로 변환하는 직류-직류 컨버터를 거쳐 교류 출력으로 변환하는 직류-교류 인버터를 거쳐 교류 출력으로 외부로 전달된다.
본원 발명의 일 실시예에서는 상기 회로기판에 상기 바이패스 다이오드로부터 연장된 회로 패턴에 의하여 상기 바이패스 다이오드에 연결되는 직류-직류 컨버터(358) 및 직류-교류 인버터(352)가 위치한다.
상기 태양 전지 패널로부터 출력되는 출력은 상기 직류-직류 컨버터로 전달되어 일정 수준의 다른 직류 전압으로 변환될 수 있다. 본 실시예에서 상기 직류-직류 컨버터는 복수 개 구비될 수 있다. 이와 같이, 상기 직류-직류 컨버터를 복수 개 구비하면 하나의 상기 직류-직류 컨버터를 구비하는 것에 비하여 각 상기 직류-직류 컨버터의 두께를 줄일 수 있고, 이에 의하여 상기 회로부의 두께를 적절히 헤어할 수 있다. 그러나 본원 발명이 이에 한정되는 것은 아니며, 상기 직류-직류 컨버터를 하나 구비하는 것도 가능하다.
상기 직류-직류 컨버터에 의해 레벨이 변환된 전압 또는 전류는 상기 직류-교류 인버터에 의해 교류 전류 또는 교류 전압으로 변환한다.
구체적으로, 상기 인버터는 직류-교류 인버터 외에 직류 전류를 교류 전류로 안정적으로 전환하기 위한 전류 센서(354), 커패시터(356) 등을 포함할 수 있다. 이러한 상기 인버터를 구성하는 상기 전류 센서, 상기 커패시터, 상기 직류-직류 컨버터, 상기 직류-교류 인버터 등은 상기 제2 접속 단자 및/또는 상기 바이패스 다이오드와 상기 회로 기판 또는 이에 형성된 회로 패턴에 의하여 일체화될 수 있다.
상기 인버터 하우징부의 내부에서 상기 회로 기판에 형성된 회로 패턴에 의하여 연결될 수 있다. 이와 같이 상기 바이패스 다이오드와 상기 전류 센서를 연결하는 것에 의하여 별도의 출력 케이블 등이 요구되지 않으므로 구조를 단순화할 수 있다.
그리고 상기 전류 센서에는 상기 전류 센서를 통과한 직류 전류를 저장하여 일정한 전압의 전류를 상기 직류-직류 컨버터로 전달하는 상기 커패시터가 연결된다. 상기 전류 센서와 상기 커패시터 또한 상기 인버터 하우징부 내부에서 상기 회로 기판에 형성된 회로 패턴에 의하여 연결될 수 있다.
상기 커패시터에서 균일하게 된 전압의 전류는 상기 직류-직류 컨버터로 전달되어 일정 수준의 다른 직류 전압으로 변환될 수 있다. 본 실시예에서 상기 직류-직류 컨버터는 복수 개 구비될 수 있다. 이와 같이 상기 직류-직류 컨버터를 복수 개 구비하면 하나의 상기 직류-직류 컨버터를 구비하는 것에 비하여 각 상기 직류-직류 컨버터의 두께를 줄일 수 있고, 이에 의하여 상기 회로부의 두께를 적절히 헤어할 수 있다. 그러나 본원 발명이 이에 한정되는 것은 아니며, 상기 직류-직류 컨버터를 하나 구비하는 것도 가능하다.
상기 직류-직류 컨버터를 통과한 직류 전류 또는 직류 전압은 상기 직류-교류 인버터에 전달되어 교류 전류 또는 교류 전압으로 변환될 수 있다. 이렇게 생성된 교류 전류 또는 교류 전압은 상기 인버터 하우징부의 관통홀(39)을 통과하는 교류 출력 케이블(38)에 의하여 외부로 전달된다. 예를 들어, 상기 교류 출력 케이블에 의하여 다른 태양 전지 모듈(100)과 연결되거나, 전력망, 전력 계통 등에 전달된다.
상기 직류-교류 인버터, 상기 전류 센서, 상기 커패시터, 그리고 상기 직류-직류 컨버터로는 알려진 다양한 구조가 적용될 수 있다. 그 외에도 상기 인버터부의 회로부에는 제어 부재, 통신 부재 등이 포함될 수 있다.
다만, 각 회로 기판상에 배치된 구성 및 구조는 상기 기재나 도면에 한정되는 것은 아니고, 통상의 기술자가 용이하게 설계 변경할 수 있는 범위까지 포함할 것이다.
이와 같이 본 실시예에 따른 상기 회로부는 내부 회로 구조로도 상기 바이패스 다이오드와 일체화되어 있으므로, 상기 제2 접속 단자 및 상기 바이패스 다이오드와 인버터 부재가 개별적으로 형성된 종래 기술과 차별화될 수 있다.
본원 발명 명세서에서 일체화되었다고 함은, 설치 공정 시 또는 설치 공정 후에 상기 태양 전지 패널 및/또는 상기 프레임에 고정될 때 하나의 부품, 물품, 물체 또는 부재로 인식되는 모든 상태를 포함할 수 있다. 예를 들어, 일체화되었다고 함은, 동일한 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, 상기 제2 접속 단자, 상기 바이패스 다이오드 및 상기 인버터는 서로 탈착 불가능하게 일체화될 수도 있고, 서로 탈착 가능하게 일체화되어 수리, 교체 시에 쉽게 탈착되도록 할 수도 있다.
본원 발명의 몇몇 실시예에 따른 상기 회로부는 전술한바와 같이, 상기 제2 접속 단자, 상기 바이패스 다이오드 및 상기 인버터가 회로 패턴(또는 회로, 배선)을 가지는 상기 회로 기판 상에 함께 형성된다. 이에 의하여 상기 제2 접속 단자, 상기 바이패스 다이오드 및 상기 인버터가 상기 회로 기판에 의하여 일체화된다고 볼 수 있다.
상기 제2 접속 단자, 상기 바이패스 다이오드 및 상기 인버터가 상기 회로 기판에 의해 일체화 되는 것의 의미는 상기 기재에 한정되는 것은 아니고, 통상의 기술자가 용이하게 변형할 수 있는 범위까지 포함할 것이다.
그리고, 도 1 및 도 4의 (a)에 도시한 바와 같이, 인버터 하우징부 (50)는 회로부(30)를 수용한다. 예를 들어, 회로부(30)는 인버터 하우징부 (50)에 수용되고, 회로부(30)와 인버터 하우징부 (50) 사이에는 회로부(30)를 덮거나 감싸면서 제2 실링재(32)가 위치할 수 있다.
본원 발명의 몇몇 실시예에서는 상기 제2 접속 단자, 상기 바이패스 다이오드 및 상기 인버터가 동일한 상기 회로 기판, 동일한 상기 실링재 및 동일한 상기 인버터 하우징부에 의하여 일체화된 것을 예시하였다. 좀더 구체적으로, 상기 제2 접속 단자, 상기 바이패스 다이오드 및 상기 인버터가 동일한 상기 회로 기판 상에 위치하고 있고, 상기 회로 기판은 상기 인버터 하우징부에 의하여 상기 인버터 하우징부 내부에서 고정되고, 상기 제2 접속 단자에 대응되는 부분을 제외한 상기 인버터 하우징부와 상기 회로부 사이의 공간에 상기 제2 실링재가 채워질 수 있다. 이에 의하여 상기 제2 접속 단자, 상기 바이패스 다이오드 및 상기 인버터가 좀더 견고하게 일체화될 수 있고, 외부의 수분, 오염물로부터 상기 회로부를 보호할 수 있다. 나아가, 상기 제2 접속 단자에 대응되는 부분에는 상기 제2 실링재를 배치하지 않음으로써, 상기 리본부와 상기 제2 접속 단자의 연결 공정을 더욱 용이하게 할 수 있다. 그러나 상기 회로부가 상기 인버터 하우징부 내부에 수용된 구조 및 구조 간의 연결 관계는 상기 기재에 한정되는 것은 아니고, 통상의 기술자가 용이하게 설계 변경할 수 있는 범위까지 포함하는 것으로 보아야 한다.
본원 발명의 몇몇 실시예에서 상기 인버터 하우징부는 상기 회로부가 위치하는 공간을 제공하고 경량성, 방열 특성을 향상시켜 상기 태양 전지 모듈의 우수한 효율을 유지시켜 줄 수 있다.
구체적으로, 도 1의 (b)를 다시 참고하면, 회로부(30)을 수용하는 인버터 하우징부(50)는 회로부(30)와 태양 전지 패널(10) 사이에 배치되는 인버터 하우징부 제1 부분(53) 및 인버터 하우징부 제1 부분(53)을 덮는 인버터 하우징부 제2 부분(51)을 포함한다.
구체적으로, 상기 인버터 하우징부는 상기 인버터 하우징부 제1 부분 및 상기 인버터 하우징부 제2 부분을 포함하고, 상기 인버터 하우징부 제1 부분을 상기 인버터 하우징부 제2 부분으로부터 분리할 수 있어, 상기 회로부의 관리, 수리 및 교체가 용이할 수 있다.
또한, 상기 인버터 하우징부는 유리, 플라스틱 또는 금속을 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 인버터 하우징부가 유리를 포함하는 경우, 시안성이 좋아 외부에서 상기 인버터 하우징부 내부에 배치된 부품 또는 부재들의 관리 및 진단이 용이할 수 있고, 상기 인버터 하우징부가 플라스틱을 포함하는 경우, 경량화가 가능할 수 있으며, 상기 인버터 하우징부가 금속을 포함하는 경우, 열전도성이 우수하여 방열 특성을 극대화 할 수 있다. 뿐만 아니라, 상기 인버터 하우징부 제1 부분 및 상기 인버터 하우징부 제2 부분은 각각 서로 다른 물질을 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 인버터 하우징부 제1 부분이 유리를 포함하고, 상기 인버터 하우징부 제2 부분이 금속을 포함하는 경우, 외부에서 상기 회로부의 관리 및 점검이 용이한 동시에 상기 인버터 하우징부 제2 부분을 통한 방열 특성을 향상시킬 수 있다.
다만, 상기 인버터 하우징부의 구성, 구조 및 물질등은 상기 기재에 한정되는 것은 아니고, 통상의 기술자가 용이하게 설계 변경하거나 적용할 수 있는 물질까지 포함하는 것으로 보아야 한다.
본원 발명의 몇몇 실시예에 따른 태양 전지 모듈(100)은 회로부(30)를 수용하는 인버터 하우징부(50)가 인버터 고정 부재(40)(특히, 받침부(41))에 의해 태양 전지 패널(10)로부터 이격되어 방열 특성을 극대화 시킬 수 있다. 이하에서 도 1의 (b) 및 도 2를 참고하여 인버터 고정 부재(40)를 상세하게 설명한다.
도 1의 (b) 및 도 2를 참고하면, 인버터 고정 부재(40)는 태양 전지 패널(10)의 후면에 배치된다. 구체적으로, 도 2를 참고하면, 인버터 고정 부재(40)는 인버터 고정 판(42), 받침부(41), 제1 체결부(43a) 및 제2 체결부(43b, 미도시)를 포함하고, 더 구체적으로, 태양 전지 패널(10)의 후면에 인버터 고정 판(42)이 배치되고 받침부(41), 제1 체결부(43a) 및 제2 체결부(43b, 미도시)가 인버터 고정 판(42)과 결합된 구조이다.
상기 인버터 고정 판은 상기 인버터 고정 부재의 기본 틀 및 상기 태양 전지 패널과 상기 인버터 고정 부재가 안정성 있게 결속되는 역할을 할 수 있다. 상기 인버터 고정 판은 플라스틱일 수 있다. 상기 인버터 고정 판의 역할 및 재료는 상기 기재에 한정되는 것은 아니고, 통상의 기술자가 용이하게 적용할 수 있는 범위까지 포함할 것이다.
상기 인버터 고정 판의 형상은 도 2에 개시된 대로 ‘H’형 뿐만 아니라, 판상형일 수 있으나, 상기 인버터 고정 판의 형상이 상기 기재나 도면에 한정되는 것은 아니고, 후술할 상기 회로부의 모델 및 크기에 따라 통상의 기술자가 용이하게 변경할 수 있는 형상까지 포함할 것이다. 나아가, 상기 인버터 고정 판은 상기 태양 전지 패널에 탈착식으로 결합될 수 있다. 구체적으로, 상기 인버터 고정 판은 상기 태양 전지 패널의 후면에 나사 또는 결속 구조에 의해 탈착식으로 결합될 수 있고, 탈착식 인버터 고정 판에 의해 상기 인버터 고정 부재를 상기 회로부의 크기 및 형상에 맞도록 용이하게 교환 및 변경할 수 있다. 상기 인버터 고정 판과 상기 태양 전지 패널과의 결합 구성 및 결합 구조는 상기 기재에 한정되는 것은 아니고, 통상의 기술자가 용이하게 적용할 수 있는 범위까지 포함할 것이다.
상기 인버터 고정 판에는 상기 받침부가 배치될 수 있다. 예를 들어, 상기 받침부는 적어도 2개 이상일 수 있고, 대칭적으로 배치될 수 있다.
받침부(41)는 인버터 하우징부(50)를 태양 전지 패널(10)의 후면으로부터 일정 간격 이격 시키는 동시에 안정적으로 고정시키는 역할을 할 수 있다.
구체적으로, 인버터 하우징부(50)는 받침부(41)에 탈착식으로 결합되어 있을 수 있거나 접합등을 수단에 의해 부착되어 있을 수 있다.
다만, 인버터 하우징부(50)와 받침부(41)의 결합관계 및 구조는 상기 기재에 한정되는 것은 아니고, 통상의 기술자가 용이하게 설계 변경할 수 있는 범위까지 포함할 것이다.
즉, 상기 인버터 하우징부가 상기 태양 전지 패널의 기판에 부착되는 별도의 고정부 없이, 상기 프레임에 결합되어 상기 기판과 소정거리를 가지도록 지지되거나, 상기 고정부와 상기 프레임 결합을 모두 사용할 수도 있다. 또, 경우에 따라서는 상기 인버터 하우징부의 후면 형상을 변화시켜, 상기 기판과의 사이에 소정거리가 이격되도록 상기 태양 전지 패널의 후면에 부착되는 형태를 가질 수도 있다.
다시 도 1의 (b) 및 도 2 를 참고하면, 바이패스 다이오드(33)와 인버터(31)를 포함하는 회로부(30)를 수용하는 인버터 하우징부(50)는 받침부(41)에 의해 태양 전지 패널(10)로부터 이격되고, 제1 체결부(43a) 및 제2 체결부(43b)에 의해 인버터 고정 부재(40)에 단단히 고정된다.
구체적으로, 상기 인버터 하우징부는 상기 제1 체결부에 대응되는 부분에 개구부를 포함하고, 상기 개구부를 상기 제1 체결부가 통과하고, 통과된 상기 제1 체결부에 상기 제2 체결부가 결합됨으로써, 상기 인버터 고정 부재와 상기 인버터 하우징부가 고정될 수 있다. 다만, 상기 인버터 하우징부와 상기 인버터 고정 부재의 결속 구성 및 결속 구조는 상기 기재 및 도면에 한정되는 것은 아니고, 통상의 기술자가 용이하게 설계 변형 할 수 있는 범위까지 포함할 것이다.
전술한 바와 같이, 상기 인버터 하우징부는 상기 인버터 고정 부재에 의해 상기 태양 전지 패널로부터 이격되어 상기 태양 전지 모듈의 방열 효율을 향상시킬 수 있다.
도 3을 다시 참고하면, 태양 전지 패널(10)의 후면으로부터 인버터 하우징부(50)까지의 높이(h1)는 이격된 공간에 형성되는 공기의 흐름에 의해서 상기 회로부와 상기 태양 전지 패널 사이에 발생하는 열을 감소 시키는 효과를 가지도록 구성한다. 예를 들어, 상기 태양 전지 패널(10)의 후면으로부터 태양 전지 패널(10)의 외곽부에 고정된 상기 프레임(20) 상면까지의 높이(h3)보다 같거나 작게 하면, 전술한 우수한 방열 특성과 함께 상기 태양 전지 패널 보관 및 설치 시의 용이성 및 내구성을 구현할 수 있다.
구체적으로, 인버터 하우징부(50)는 태양 전지 패널(10)의 후면으로부터의 이격 거리(h1)가 약 5mm 내지 약 50mm일 수 있다.
상기 태양 전지 패널의 후면으로부터 상기 인버터 하우징부까지의 이격 거리가 상기 범위를 유지함으로써, 방열 특성 향상을 구현하는 동시에, 상기 태양 전지 모듈의 우수한 내구성 및 설치 용이성을 구현할 수 있다. 상기 태양 전지 패널의 후면으로부터 상기 인버터 하우징부까지 이격 거리가 상기 범위 미만인 경우, 방열 특성이 저하될 수 있다. 상기 태양 전지 패널의 후면으로부터 상기 인버터 하우징부까지 이격 거리가 상기 범위 초과인 경우, 상기 태양 전지 모듈의 내구성이 저하될 우려가 있다.
뿐만 아니라, 도 3을 다시 참고하면, 인버터 하우징부(50)는 제2 방향(z)으로 높(h2)이가 약 10mm 내지 약 50mm일 수 있다. 상기 인버터 하우징부의 제2 방향(z)으로 높이가 상기 범위를 유지함으로써, 상기 회로부를 수용한 상기 인버터 하우징부의 소형화가 가능하고, 상기 태양 전지 모듈의 우수한 내구성을 유지할 수 있다.
결과적으로, 상기 태양 전지 모듈의 방열 특성 향상, 우수한 내구성 유지 및 인버터 하우징부 소형화는 상기 태양 전지 패널의 후면으로부터 상기 인버터 하우징부의 하면까지의 거리(h1) 및 상기 인버터 하우징부의 제2 방향(z)으로 높이(h2)를 각각 제어하여 구현될 수 있다.
본원 발명의 몇몇 실시예에서, 상기 단자는 상기 태양 전지 패널에서 생성한 전류를 상기 회로부에 전달하는 기능을 할 수 있고, 전도성 금속을 포함할 수 있다. 다만, 상기 단자의 물질은 상기 기재에 한정되는 것은 아니고, 통상의 기술자가 용이하게 적용할 수 있는 범위까지 포함할 것이다.
상기 단자는 상기 태양 전지 패널 후면에서 인출되고, 상기 회로부와 이격되며 후술할 상기 리본부에 상기 단자와 상기 회로부가 전기적으로 연결될 수 있다. 구체적으로, 도 1의 (b) 및 도 2 를 참고하면, 적어도 하나의 단자(40)는 태양 전지 패널(10)의 후면으로부터 인출되어 있고, 회로부(30)와 이격되어 회로부(30)와 오버랩 되지 않는다.
더 구체적으로, 태양 전지 패널(10)의 후면에서, 인버터 하우징부(50)에 대응되는 태양 전지 패널의 후면 영역(36)을 정의할 수 있고, 단자(70)는 인버터 하우징부(50)에 대응되는 태양 전지 패널의 후면 영역(35) 밖에 배치된다.
상기 단자가 상기 회로부와 오버랩 되지 않고, 이격되어 상기 태양 전지 패널의 후면에 인출됨으로써 상기 회로부의 관리 및 교체 용이성을 극대화할 수 있다.
예를 들어, 상기 단자가 상기 회로부와 이격되지 않고 오버랩되어 있는 경우, 상기 단자에 하자가 있는 경우에도, 상기 회로부를 분리해 내야 하는 번거로움이 발생할 수 있고, 상기 회로부와 상기 단자와의 연결관계를 파악하기 어려운 문제점이 발생할 수 있다. 반면, 상기 단자가 상기 회로부와 이격되어 오버랩되어 있지 않은 경우, 상기 단자 및 상기 회로부가 구조상 이격되어 있으므로, 상기 단자 및 상기 회로부 각각의 관리나 부품 교체가 용이할 수 있다.
추가로, 단자 하우징부는 상기 단자를 수용할 수 있다. 구체적으로, 도 1의 (b), 도 2 및 도 5의 (a)를 참고하면, 단자(70)는 제1 접속 단자(71)와 결합되거나 또는 결합되지 않고 단자 하우징부(60)에 수용되고, 단자 하우징부(60) 내부 공간에 제1 실링재(72)가 채워질 수 있으며 단자 하우징부(60)는 단자 하우징부 외벽(62) 및 단자 하우징부 덮개(61)를 포함할 수 있다.
상기 단자가 상기 제1 실링재로 채워진 상기 단자 하우징부에 수용됨으로써, 외부의 충격 및 오염물로부터 상기 단자를 보호할 수 있다. 구체적으로, 상기 단자는 상기 제1 실링재로 코팅되어 상기 단자 하우징부에 수용됨으로써, 상기 단자가 상기 단자 하우징부 내부에 안정하게 배치될 수 있을 뿐 아니라, 외부의 수분이나 오염물로부터 상기 단자를 보호할 수 있다. 뿐만 아니라, 상기 단자 하우징부는 상기 단자 하우징부 외벽 및 상기 단자 하우징부 덮개를 포함하고, 상기 단자 하우징부 덮개가 상기 단자 하우징부 외벽으로부터 분리될 수 있어, 상기 단자 하우징부의 관리, 수리 및 교체가 용이할 수 있다. 다만, 상기 단자 하우징부에 수용된 상기 단자는 상기 기재에 한정되는 것은 아니고, 통상의 기술자가 용이하게 설계 변경할 수 있는 범위까지 포함할 것이다. 예를 들어, 상기 단자가 실링재에 의해 코팅되지 않고, 별도의 절연성 피복재에 의해 둘러 쌓인 구조를 형성할 수 있다.
또한, 상기 단자 하우징부 덮개 및 상기 단자 하우징부 외벽 각각은 유리, 플라스틱 또는 금속을 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 단자 하우징부 덮개가 유리를 포함하는 경우, 시안성이 좋아 외부에서 상기 단자 하우징부 내부에 배치된 부품 또는 부재들의 관리 및 진단이 용이할 수 있고, 상기 단자 하우징부 외벽이 플라스틱을 포함하는 경우, 경량화가 가능할 수 있다. 상기 단자 하우징부의 구성, 구성들간의 결합 관계 및 물질은 상기 기재 및 도면에 한정되는 것은 아니고, 통상의 기술자가 용이하게 적용할 수 있는 범위까지 포함할 것이다.
본원 발명의 몇몇 실시예에서 상기 태양 전지 모듈은 상기 단자 하우징부와 상기 인버터 하우징부 사이에 외부로 노출되어 상기 단자로부터 출력을 상기 인버터부로 전달하는 리본부를 포함한다. 구체적으로, 도 5의 (a)를 참고하면, 단자(70)와 결합된 제1 결합 단자(71)와 회로부(30)의 제2 접속 단자(35)가 리본부(80)에 의해 전기적으로 연결되고, 더 구체적으로, 회로부(30)의 제2 접속 단자(35)에 리본부 제1 끝단(83)이 연결되고, 중간 리본부(82)가 제1 개구부(54) 및 제2 개구부(63)를 따라 연장되고, 리본부 제2 끝단(81)이 단자(70)와 결합된 제1 결합 단자(71)에 전기적으로 연결된다.
상기 리본부에 의한 상기 단자부와 상기 인터버부의 전기적 연결은 상기 제1 결합 단자에서 상기 인버터부에서부터 연장된 상기 리본부를 솔더링하거나 클립등의 구조물에 의해 연결하거나, 반대로 상기 단자부에서부터 연장된 상기 리본부를 상기 제2 결합 단자에 솔더링하거나 클립등의 구조물에 의해 전기적으로 연결할 수 있다. 상기 리본부는 상기 태양전지 패널로부터 인출되는 인출용 단자와 마찬가지로 도전성 금속으로 된 리본형태를 갖지만 이에 국한되지는 않는다. 다만 단자부와 인버터부 내부의 하우징에 위치하지 않고, 외부공간에 노출되는 영역을 가지게 되므로 최소한 노출구간에는 수분침투 등을 방지하고, 안전을 위해 절연성 재료로 코팅되거나 절연성 피복재에 의해 둘러싸인 구조를 가지며, 단자부와 인버터부의 높이차이에 대응할 수 있도록 유연한 재료로 형성되는 것이 좋다.
즉, 상기 단자와 상기 회로부는 서로 오버랩되지 않으면서 이격되어 있으므로, 상기 리본부에 의해 연결되며 그 결과, 상기 인버터 하우징부 및 상기 단자 하우징부 각각은 상기 리본부가 통과하는 상기 제1 개구부 및 상기 제2 개구부를 포함할 수 있다. 다만, 상기 단자, 상기 회로부 및 상기 리본부의 연결 구조 등은 상기 기재 및 도면에 한정되는 것은 아니고, 통상의 기술자가 용이하게 설계 변경할 수 있는 것까지 포함할 것이다.
이어서, 상기 제1 개구부는 도 5의 (a) 및 도 5의 (b)를 이용해 설명한다.
전술한 바와 같이, 상기 인버터 하우징부는 상기 리본부가 통과하는 적어도 하나의 상기 제1 개구부를 포함하고, 구체적으로, 상기 인버터 하우징부는 상기 단자와 마주보는 측면에서 상기 제1 개구부를 포함한다.
도 5의 (a)를 참고하면, 제1 개구부(54)는 인버터 하우징부(50)의 측면 중 단자(70)와 마주보고 리본부(80)가 통과하는 리본 수용부(52)에 위치하고 있다.
구체적으로, 도 5의 (b)를 참고하면, 제1 개구부(54)는 단자(70)를 마주보는 인버터 하우징부(50)의 측면 중 통과되는 리본부(80)에 대응되게 돌출된 제1 돌출부(55)에 의해 형성되고, 제1 돌출부(55)는 제1 개구부(54)를 둘러싼 4면이 인버터 하우징부의 측면으로부터 돌출된 구조이다.(제1 돌출부의 윗면은 미도시함)
상기 제1 개구부가 상기 단자를 마주보는 상기 인버터 하우징부 측면에 포함됨으로써, 상기 리본부의 사용을 줄여 생산원가 절감이 가능할 수 있다. 뿐만 아니라, 상기 제1 개구부가 상기 제1 돌출부에 의해 형성됨으로써, 상기 제1 개구부를 통과하는 상기 리본부를 안정감 있게 배치시킬 수 있다.
다만, 상기 제1 개구부 및 제1 돌출부의 구조 및 위치관계는 상기 기재 및 도면에 한정되는 것은 아니고, 통상의 기술자가 용이하게 설계 변경할 수 있는 것까지 포함할 것이다.
상기 단자에 연결된 상기 리본부가 통과하는 상기 제2 개구부의 경우, 상기 제1 개구부와 유사하게, 상기 단자 하우징부 측면 중 상기 인버터 하우징부와 마주보는 측면에 포함될 수 있고, 상기 단자 하우징부 측면 중 돌출된 제2 돌출부(64)에 의해 형성될 수 있다. 상기 제2 개구부는 상기 제1 개구부와 구조 및 특징이 유사하여, 별도의 언급이 없는 상기 제2 개구부의 구조 및 특징은 상기 제1 개구부의 구조 및 특징이 적용될 수 있다.
본원 발명의 몇몇 실시예에서, 상기 제2 개구부는 상기 제1 개구부보다 상기 태양 전지 패널 후면에서 제2 방향(z)으로 높이가 더 낮을 수 있다. 구체적으로, 다시 도 3을 참고하면, 리본부(80)가 통과하는 제1 개구부(54)가 제2 개구부(63, 미도시)보다 태양 전지 패널(10) 후면에서 제2 방향(z)으로 높이가 더 높다. 상기 제1 개구부의 상기 태양 전지 패널 후면으로부터 제2 방향으로 높이가 상기 제2 개구부보다 높음으로써, 상기 회로부를 상기 태양 전지 패널로부터 충분한 이격거리를 유지하면서도, 상기 리본부와 상기 회로부의 결합 안정성을 향상시킬 수 있다.
본원 발명의 몇몇 실시예에서, 상기 리본부는 전술한 바와 같이, 상기 단자와 상기 회로부를 전기적으로 연결한다.
도 5의 (a)를 다시 참고하면, 리본부(80)는 도전성 금속으로 이루어져 태양 전지 패널(10)의 출력을 회로부(30)로 전달하는 부재로서 상기 단자부와 상기 인버터부와 접속되는 양 끝단을 제외하고 최소한 외부로 노출되는 영역이 보호층에 의해 덮여 있다. 구체적으로, 리본부 제1 끝단(83), 리본부 제2 끝단(81) 및 중간 리본부(82)를 포함하고, 리본부 제1 끝단(83) 및 리본부 제2 끝단(81)은 보호층에 의해 덮여 있지 않으나, 중간 리본부(82)는 보호층에 의해 덮여 있다. 본 명세서에서 상기 리본부의 양 끝단은 상기 리본부 제1 끝단 및 상기 리본부 제2 끝단을 모두 통칭한다.
상기 중간 리본부를 덮는 상기 보호층은 절연물질로서, 실리콘, 고무 등을 포함하고, 외부의 충격이나 오염물로부터 상기 리본부를 보호하는 기능을 할 수 있다. 상기 리본부 제1 끝단 및 상기 리본부 제2 끝단은 상기 보호층에 의해 덮여 있지 않은 도전성 금속 부분으로, 각각 상기 회로부의 상기 제2 접속 단자 및 상기 제1 접속 단자와 결합하여 전기적으로 연결될 수 있다. 본 실시예에서, 상기 리본부가 상기 제1 접속 단자 및 제2 접속 단자를 통해 결합되고 전기적으로 연결됨으로써, 결합 안정성을 향상시킬 수 있다.
구체적으로, 상기 리본부 제1 끝단 및 리본부 제2 끝단은 각각 상기 제2 접속 단자 및 상기 제1 접속 단자와 탈착식으로 결합할 수 있고, 예를 들어, 상기 제1 끝단과 상기 제2 접속 단자는 걸림쇠 구조, 레치 구조 등으로 탈착이 가능할 수 있다. 상기 리본부 제1 끝단과 상기 제2 접속 단자가 탈착식으로 결합함으로써 상기 리본부 및 상기 회로부 각각의 수리 및 교체가 용이할 수 있다.
다만, 상기 리본부의 보호층, 상기 리본부와 상기 제1 및 제2 접속 단자의 결합 구조 등은 상기 기재 및 도면에 한정되는 것은 아니고, 통상의 기술자가 용이하게 설계 변경할 수 있는 범위까지 포함할 것이다.
예를 들어, 상기 제1 및 제2 접속 단자가 포함되지 되어 있지 않는 경우, 상기 리본부 제1 및 제2 끝단은 상기 단자 및 상기 회로부와 직접 연결될 수 있고, 구체적으로 상기 리본부의 양 끝단이 금속 패드 또는 솔더링 패드 등으로 구성되어 상기 리본부의 양 끝단이 용접, 솔더링 등에 의하여 상기 단자 또는 상기 회로부에 고정될 수도 있다. 그러면 상기 리본부의 구조를 단순화할 수 있고 비용을 절감할 수도 있다.
본원 발명의 몇몇 실시예에서, 상기 리본부가 외부에 노출되는 영역의 길이는 상기 단자, 상기 제2 개구부, 상기 제1 개구부 및 상기 회로부를 잇단 최단 경로 길이보다 길 수 있다. 예를 들어, 상기 리본부의 길이가, 상기 단자, 상기 제2 개구부, 상기 제1 개구부 및 상기 회로부를 잇는 최단 경로 길이보다 긴 경우, 외부의 충격 또는 각 구성의 교체 등으로 인한 이동이 있더라도 상기 리본부가 안정적으로 상기 단자와 상기 회로부를 연결할 수 있다.
또한 상기 리본부가 외부에 노출되는 영역의 길이는 상기 인버터부가 상기 태양 전지 패널의 후면으로부터 이격된 거리의 1/2보다 같거나 크게 구성한다. 상기 거리보다 작을 경우 단자부와 인버터부의 거리가 지나치게 가까워져 모듈결합시 조립이 어렵고, 리본부에 긴장이 생겨서 기구적인 안정성이 떨어질 수 있다.이어서, 도 8을 참고하여, 본원 발명의 몇몇 실시예에 따른 태양 전지 모듈(200)을 설명한다.
본 실시예에 따른 태양 전지 모듈은 도 1 내지 도 7을 통해 설명한 태양 전지 모듈과 비교하여, 태양 전지 패널의 후면으로부터 인버터 하우징부의 후면 까지의 거리가 일정하지 않은 것을 제외하고 실질적으로 동일하다.
따라서, 동일한 참조 번호는 동일한 구성 요소를 지칭하며, 이에 따라 반복되는 설명은 생략하겠다. 이에, 본 실시예에 따른 설명에서는 차이점을 위주로 설명하겠다.
도 8을 참고하면, 본 실시예에 따른 태양 전지 모듈(200)은 제2 방향(z)으로 단 받침부(241)의 높이와 장 받침부(242)의 높이가 다르다. 구체적으로, 단 받침부(241) 및 장 받침부(242)상에 인버터 하우징부(50)가 배치됨으로써 인버터 하우징부(50)가 태양 전지 패널(10)에 평행하지 않고 기울어진 형상일 수 있고, 그 결과, 태양 전지 패널(10)과 인버터 하우징부(50)의 이격 거리는 가장 짧은 제1 이격 거리(h21) 내지 가장 긴 제2 이격거리(h22)를 포함할 수 있다.
다만, 상기 단 받침부 및 장 받침부의 배열순서 및 배열 위치, 상기 인버터 하우징부의 기울어진 정도 뿐만 아니라 제1 이격 거리 및 제2 이격 거리의 범위는 상기 기재나 도면에 제한되는 것은 아니고, 통상의 기술자가 용이하게 적용할 수 있는 범위까지 포함할 것이다.
상기 태양 전지 패널과 상기 인버터 하우징부 간의 이격 거리가 일정한 분포를 가짐으로써, 방열 특성을 극대화 할 수 있다. 구체적으로, 상기 회로부 내부에서 열이 발생하는 정도를 고려하여, 열이 많이 발생하는 부분에, 상기 태양 전지 패널과 상기 인버터 하우징부간의 이격 거리를 크게할 수 있고, 그 결과, 상기 태양 전지 모듈의 방열특성을 극대화 할 수 있다.
이어서, 도 9를 참고하여, 본원 발명의 몇몇 실시예에 따른 태양 전지 모듈(300)을 설명한다.
본 실시예에 따른 태양 전지 모듈은 도 1 내지 도 7을 통해 설명한 태양 전지 모듈과 비교하여, 리본부, 제1 개구부 및 제2 개구부가 일체형인 것을 제외하고 실질적으로 동일하다.
따라서, 동일한 참조 번호는 동일한 구성 요소를 지칭하며, 이에 따라 반복되는 설명은 생략하겠다. 이에, 본 실시예에 따른 설명에서는 차이점을 위주로 설명하겠다.
도 9를 참고하면, 본 실시예에 따른 태양 전지 모듈(300)은 일체형 리본부(380)를 포함한다. 일체형 리본부(380)는 회로부(30)의 제2 접속 단자(35)와 연결되고 일체형 제1 개구부(354)를 통과하고, 일체형 제2 개구부(363, 미도시)를 통과하여 단자(70)와 연결될 수 있다. 태양 전지 모듈(300)이 일체형 리본부(380)을 포함함으로써, 개별 전선으로 리본부를 사용할 때 보다, 배선 조작이 간단하여 설치 및 교체가 용이하고, 리본부의 단락 가능성을 감소시킬 수 있다.
나아가, 상기 일체형 리본부의 양 끝단은 상기 단자 및 상기 제2 접속 단자와의 결합 안정성을 향상시키기 위해, 각 단자 또는 제2 접속 단자에 대응되도록 결합 홀 및 결합 구조 패턴을 포함할 수 있다.
다만, 상기 일체형 리본부의 형상 및 상기 단자 및 상기 제2 접속 단자와의 결합 구조 등은 상기 기재 및 도면에 한정되는 것은 아니고, 통상의 기술자가 용이하게 설계 변경할 수 있는 범위까지 포함할 것이다.
100: 태양 전지 모듈 10: 태양 전지 판낼
20: 프레임 30: 회로부
40: 인버터 고정 부재 50:인버터 하우징부
60: 단자 하우징부 70: 단자
80: 리본부 P1: 단자부
P2: 인버터부

Claims (19)

  1. 태양 전지 패널;
    상기 태양 전지 패널 후면에서 인출된 복수의 단자를 수용하고, 상기 태양 전지 패널 후면에 부착되어 있는 단자 하우징부;
    상기 태양 전지 패널 후면과 소정거리 이격되도록 배치되고,
    상기 복수의 단자사이에 연결되는 바이패스 다이오드와 상기 단자로부터 출력되는 직류 전류를 교류 전류로 변환시키는 직류-교류 인버터를 포함하는 회로부를 수용하는 인버터 하우징부; 및
    상기 단자 하우징부와 상기 인버터 하우징부 사이에 외부로 노출되어 상기 단자로부터 출력을 상기 회로부로 전달하는 리본부를 포함하는,
    태양 전지 모듈.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 노출된 리본부의 거리는 상기 인버터 하우징부와 상기 태양 전지 패널 후면과의 거리의 1/2 보다 같거나 큰
    태양 전지 모듈.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 단자는 상기 인버터 하우징부에 대응되는 상기 태양 전지 패널의 후면 영역 밖에 배치되는
    태양 전지 모듈.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 단자 하우징부는 제1 실링재를 더 수용하고, 상기 단자는 상기 제1 실링재에 의해 코팅된
    태양 전지 모듈.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 태양 전지 패널 후면에 받침부를 포함하는 인버터 고정 부재가 배치되고, 상기 받침부 상에 상기 인버터 하우징부가 배치되는 태양 전지 모듈.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 인버터 고정 부재는 인버터 고정 판, 제1 체결 부재 및 제2 체결 부재를 더 포함하는 태양 전지 모듈.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 회로부는 상기 리본부와 연결되는 제2 접속 단자를 더 포함하고,
    상기 제2 접속 단자, 인버터 및 상기 바이패스 다이오드는 회로 기판에 형성되어 회로 패턴에 의해 서로 연결된 태양 전지 모듈.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 인버터 하우징부는 상기 단자와 마주보는 측면에서 상기 리본부가 통과하는 적어도 하나의 제1 개구부를 포함하는
    태양 전지 모듈.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 제1 개구부는 상기 인버터 하우징부 측면에서 돌출된 제1 돌출부에 의해 형성되는
    태양 전지 모듈.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 인버터 하우징부는 제2 방향(z)으로 높이(h2)가 10mm 내지 50mm인
    태양 전지 모듈.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 태양 전지 패널의 후면으로부터 상기 인버터 하우징부까지의 이격 거리가(h1) 프레임의 높이(h3)보다 같거나 작은
    태양 전지 모듈.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 태양 전지 패널의 후면에서부터 상기 인버터 하우징부까지의 이격 거리(h1)가 5mm 내지 50mm인
    태양 전지 모듈.
  13. 제1항에 있어서,
    상기 단자 하우징부는 상기 인버터 하우징부와 마주보는 측면에서 상기 리본부가 통과하는 적어도 하나의 제2 개구부를 포함하는
    태양 전지 모듈.
  14. 제12항에 있어서,
    상기 제2 개구부는 상기 단자 하우징부 측면에서 돌출된 제2 돌출부에 의해 형성되는
    태양 전지 모듈,
  15. 제1항에 있어서
    상기 리본부는 양 끝단을 제외하고 보호층에 의해 덮인
    태양 전지 모듈.
  16. 제1항에 있어서
    상기 리본부의 길이는 상기 단자와 상기 회로부를 잇는 최단 경로 길이보다 긴
    태양 전지 모듈.
  17. 제1항에 있어서
    상기 리본부는 상기 단자 및 회로부와 탈착식으로 결합한
    태양 전지 모듈.
  18. 태양 전지 패널;
    상기 태양 전지 패널 후면에서 인출된 복수의 단자를 수용하고,
    상기 태양 전지 패널 후면에 부착되어 있는 단자 하우징부;
    상기 태양 전지 패널 후면에 배치되고 받침부를 포함하는 인버터 고정 부재;
    상기 받침부 상에 배치되어 상기 태양 전지 패널 후면과 소정거리 이격되며,
    바이패스 다이오드 및 상기 단자로부터 출력되는 직류 전류를 교류 전류로 변환시키는 직류-교류 인버터를 포함하는 회로부를 수용하는 인버터 하우징부;
    상기 단자 하우징부와 상기 인버터 하우징부 사이에 외부로 노출되어 상기 단자로부터 출력을 상기 회로부로 전달하는 리본부를 포함하고
    상기 인버터 하우징부는 상기 단자와 연결된 상기 리본부를 수용하는 리본 수용부를 포함하는
    태양 전지 모듈.
  19. 제18항에 있어서
    상기 리본 수용부는 상기 인버터 하우징부의 측면에 배치된
    태양 전지 모듈.
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