KR20200005889A

KR20200005889A - 태양광 발전 장치

Info

Publication number: KR20200005889A
Application number: KR1020180079448A
Authority: KR
Inventors: 우정훈; 송용; 염정환; 정영복; 황언주
Original assignee: 엘지전자 주식회사
Priority date: 2018-07-09
Filing date: 2018-07-09
Publication date: 2020-01-17
Also published as: KR102596375B1; WO2020013464A1

Abstract

본 발명의 실시예에 따른 태양광 발전 장치는, 일 방향으로 연결되며 양면 수광형 구조를 가지는 복수의 태양 전지를 구비하여 상기 일 방향으로 길게 이어지는 형상을 가지는 적어도 하나의 본체를 구비하는 태양 전지 모듈; 및 상기 태양 전지 모듈이 고정되는 케이스를 포함한다. 상기 케이스는, 상기 태양 전지 모듈의 수광측에 위치하며 투광 물질을 포함하는 투광부와, 상기 태양 전지 모듈의 비수광측에 위치하며 반사 물질을 포함하는 반사부를 포함한다.

Description

태양광 발전 장치{SOLAR POWER GENERATOR}

본 발명은 태양광 발전 장치에 관한 것으로서, 좀더 구체적으로는, 양면 발전형 구조를 가지며 다양한 위치 및 공간에 설치될 수 있는 태양광 발전 장치에 관한 것이다.

태양광 발전 장치는 복수의 태양 전지를 직렬 또는 병렬로 연결하여 패키징(packaging)한 태양 전지 모듈을 포함할 수 있다. 일반적으로 태양 전지 모듈은 원하는 출력을 낼 수 있도록 큰 면적을 가지는 하나의 본체 내에 일 방향 및 이에 교차하는 방향으로 각기 복수의 태양 전지를 위치시키는 평판형 구조를 가진다. 평판형 구조의 태양 전지 모듈 또는 이를 포함하는 태양광 발전 장치는 좁은 영역에 설치하기 어려우며 심미적 특성도 우수하지 않았다.

이에 평판형 구조 이외의 다양한 구조를 가지는 태양광 발전 장치가 제안되고 있다. 예를 들어, 블라인드, 차양막 등의 각 슬랫(slat)에 태양 전지를 위치시키고 이들을 전기적으로 연결한 태양광 발전 장치가 제안되었다. 이러한 구조의 태양광 발전 장치는 좁은 영역에 설치될 수 있어 공간을 효율적으로 사용할 수 있다. 그러나 이러한 태양광 발전 장치에서는 각 슬랫에 복수의 태양 전지를 위치시키고 이들을 연결하는데, 이러한 구조에 의하여 태양 전지의 연결에 의한 접촉 저항이 증가될 수 있고, 이에 의하여 출력의 손실이 발생할 수 있다. 이에 따라 평판형 구조 이외의 구조를 가져 좁은 영역에 설치되면서도 우수한 출력을 가지는 태양광 발전 장치가 요구된다.

본 발명은 평판형 구조가 아닌 일 방향으로 길게 이어지는 본체를 가져 다양한 위치, 예를 들어, 좁은 위치에 설치가 가능하며 심미적 특성이 우수한 태양 전지 모듈을 포함하는 태양광 발전 장치를 제공하고자 한다.

특히, 양면에서 수광되는 광을 효과적으로 이용하여 평판형 구조가 아닌 구조에서 발생될 수 있는 출력 손실을 보전하여 출력을 향상할 수 있는 태양광 발전 장치를 제공하고자 한다.

본 실시예에 의하면, 평판형 구조가 아닌 일 방향으로 길게 이어지는 본체를 가져 다양한 위치, 예를 들어, 좁은 위치에 설치가 가능하며 심미적 특성이 우수한 태양 전지 모듈을 포함하는 태양광 발전 장치가 양면 발전형 구조를 가져 출력을 향상할 수 있다. 이때, 태양 전지 모듈을 수용하는 케이스에서 광이 주로 입사되는 수광측에 투명 물질을 포함하는 투광부가 위치하고, 광이 입사되지 않거나 광이 입사되는 양이 적은 비수광측에 반사 물질을 포함하는 반사부가 위치하여, 좁은 위치(예를 들어, 베란다, 발코니 등의 건물 내부, 옥상 등의 건물 외부)에 설치되는 태양광 발전 장치에서 양면 발전이 효과적으로 일어나도록 할 수 있다.

특히, 본 실시예에서는 바이패스 다이오드를 본체 내에 내장하여 태양 전지 모듈 또는 태양광 발전 장치의 구조를 단순화하고 부피를 최소화할 수 있다. 이때, 태양 전지 모듈은 본체를 복수로 구비하여 원하는 충분한 출력을 가지도록 할 수 있으며 태양 전지 모듈을 다양한 구조로 형성할 수 있어 다양한 위치, 다양한 목적으로 사용하도록 형성할 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 태양광 발전 장치를 개략적으로 도시한 사시도이다.
도 2는 도 1의 II-II 선을 따라서 잘라서 본 단면도이다.
도 3은 도 1에 도시한 태양광 발전 장치에 포함되는 태양 전지 모듈에 구비된 하나의 본체 및 프레임을 개략적으로 도시한 사시도이다.
도 4는 도 3의 X-X선 및 Y-Y선을 따라 잘라서 본 단면도들이다.
도 5는 도 3에 도시한 본체를 도시한 평면도이다.
도 6은 도 5의 VI-VI 선을 따라 잘라서 본 단면도이다.
도 7는 도 5의 VII-VII 선을 따라 잘라서 본 태양 전지의 부분 단면도이다.
도 8는 도 5의 A 부분을 확대하여 도시한 부분 평면도이다.
도 9은 도 5의 B 부분을 확대하여 도시한 부분 평면도이다.
도 10은 도 9에 도시한 바이패스 다이오드를 도시한 개략적인 사시도이다.
도 11는 도 1에 도시한 태양 전지 모듈에 포함되는 복수의 본체를 펼쳐서 마이크로 인버터와 함께 도시한 개략적인 구성도이다.
도 12는 본 발명의 변형예에 따른 태양 전지 모듈에 포함될 수 있는 하나의 본체를 도시한 평면도이다.
도 13은 본 발명의 다른 실시예에 태양광 발전 장치에 포함된 태양 전지 모듈 및 케이스의 후면 부분의 다양한 예를 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.

이하에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 태양 전지 모듈을 상세하게 설명한다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 태양광 발전 장치를 개략적으로 도시한 사시도이다.

도 1을 참조하면, 본 실시예에 따른 태양광 발전 장치(300)는, 일 방향(제1 방향)으로 길게 이어지는 형상을 가지는 적어도 하나의 본체(10)를 구비하는 태양 전지 모듈(100)과, 태양 전지 모듈(100)이 고정되는 케이스(310)를 포함한다. 이때, 각 본체(10)는 일 방향으로 연결되며 양면 수광형 구조를 가지는 복수의 태양 전지(도 5의 참조부호 150, 이하 동일)를 구비한다.

이때, 태양 전지 모듈(100)은 상술한 일 방향 또는 바닥면과 교차하는 방향으로 하나 또는 복수의 본체(10)를 구비하여 다양한 크기 및 출력을 가질 수 있다. 일 예로, 도 1에 도시한 바와 같이, 태양 전지 모듈(100)이 바닥면과 경사진 복수의 본체(10)를 가지는 루버형 구조를 가질 수 있다. 그러나 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다. 따라서 복수의 본체(10)가 바닥면과 수직한 방향으로 위치하여 태양 전지 모듈(100)이 난간형 구조를 가질 수도 있다. 또는, 본체(10)가 건물의 외부 등에 바닥면과 평행 또는 경사지게 설치되는 차양형 구조를 가질 수도 있다. 이러한 태양 전지 모듈(100)을 구비한 태양광 발전 장치(300)는 베란다, 발코니 등의 실내 공간, 또는 옥상 등의 외부 공간에 설치될 수 있다. 상술한 설명에서는 태양 전지 모듈(100)이 건물에 설치되는 경우를 위주로 설명하였으나, 본 실시예에 따른 태양 전지 모듈(100)은 차량 등 다양한 물건, 위치 등에 적용될 수도 있다.

상술한 구조의 본체(10) 또는 태양 전지 모듈(100)을 구비하게 되면, 본체(10)에 복수의 태양 전지(도 5의 참조부호 150, 이하 동일)를 일 방향으로 길게 연결할 때 접촉 저항이 증가될 수 있다. 특히, 도 5에 도시한 바와 같이, 태양 전지(150)가 모 태양 전지로부터 절단되어 장축 및 단축을 가지는 구조를 가지면, 그 구조 자체 및 이러한 구조의 태양 전지(150)의 연결 시 접촉 저항이 증가될 수 있다. 이에 의하여 본체(10) 또는 태양 전지 모듈(100)의 출력이 저하될 수 있다. 이를 고려하여 본 실시예에 따른 태양광 발전 장치(300)는 양면 발전형 구조를 가져 양면에서 입사되는 광을 모두 이용할 수 있어 상술한 출력 저하를 보상하여 출력을 향상할 수 있는 구조를 가진다. 이에 본 실시예에 따른 본체(10)는 양면 수광형 구조의 태양 전지(150)를 구비하고, 광이 투과될 수 있는 투광성을 가지는 제1 및 제2 커버 부재(도 6의 참조부호 110, 120, 이하 동일) 및/또는 밀봉재(도 6의 참조부호 130, 이하 동일)를 포함한다. 본체(10) 및 이를 포함하는 태양 전지 모듈(100)의 구체적인 구조에 대해서는 도 5 내지 도 12에서 추후에 상세하게 설명한다. 그리고 태양광 발전 장치(300)의 케이스(310)에 대해서 도 1과 함께 도 2 내지 도 4를 참조하여 좀더 상세하게 설명한다.

도 2는 도 1의 II-II 선을 따라서 잘라서 본 단면도이다. 도 3은 도 1에 도시한 태양광 발전 장치(300)에 포함되는 태양 전지 모듈(100)에 구비된 하나의 본체(10) 및 프레임(320)을 개략적으로 도시한 사시도이고, 도 4는 도 3의 X-X선 및 Y-Y선을 따라 잘라서 본 단면도들이다. 도 4의 (a)에는 도 3의 X-X선에 따른 단면도를, 도 4의 (b)에는 도 3의 Y-Y선에 따른 단면도를 나타내었다.

도 1 내지 도 4를 참조하면, 본 실시예에 따른 케이스(310)는, 태양 전지 모듈(100)의 수광측에 위치하며 투광 물질을 포함하는 투광부(TP)와, 태양 전지 모듈(100)의 비수광측에 위치하며 반사 물질을 포함하는 반사부(RP)를 포함한다. 여기서, 수광측과 비수광측은 절대적인 기준에 의한 것이 아니라 상대적인 것으로, 광이 주로 입사되는 부분을 수광측이라 할 수 있고, 광이 입사되지 않거나 광이 입사되는 양이 적은 부분을 비수광측이라 할 수 있다. 예를 들어, 케이스(310)에서 태양 전지 모듈(100)의 전면, 측면 및 상부 쪽에 위치한 부분이 수광측에 해당할 수 있고, 태양 전지 모듈(100)의 바닥면, 후면 쪽에 위치한 부분이 비수광측에 해당할 수 있다.

이때, 투광부(TP)는 태양 전지 모듈(100)의 전면에 위치하는 전면 부분(311)을 포함하고, 반사부(RP)는 태양 전지 모듈(100)의 후면에 위치하는 후면 부분(313)을 포함할 수 있다. 그리고 투광부(TP)가 태양 전지 모듈(100)의 상부에 위치하는 상부 부분(317) 및 전면 부분(311)과 후면 부분(313)의 양측을 연결하는 측면 부분(315) 중 적어도 하나를 더 포함하거나, 반사부(RP)가 태양 전지 모듈(100)의 하부에 위치하여 바닥면을 구성하는 하부 부분(319)을 더 포함할 수 있다.

본 실시예에서는, 일 예로, 투광부(TP)가 전면 부분(311), 상부 부분(317) 및 양측에 위치한 두 개의 측면 부분(315)을 포함하고 반사부(RP)가 후면 부분(313) 및 하부 부분(319)을 포함하는 것을 예시하였다. 광이 입사할 가능성이 높은 전면 부분(311), 상부 부분(317) 및 측면 부분(315)은 투광부(TP)로 형성하여 광이 최대한 입사되도록 할 수 있다. 이와 동시에 광이 입사할 가능성이 상대적으로 낮은 후면 부분(313) 및 하부 부분(319)은 반사부(RP)로 형성하여 이에 도달한 광을 반사시켜 다시 태양 전지 모듈(100)의 내부로 입사되도록 할 수 있다. 이에 의하여 태양 전지 모듈(100)에 입사되는 광량을 최대화하여 후술할 본체(10) 또는 태양 전지 모듈(100)의 구조에 의한 출력 저하를 보전하여 출력을 향상할 수 있다.

여기서, 투광부(TP)는 투광 물질을 포함하며 광의 적어도 일부가 투과할 수 있는 광 투과성을 가진다. 광 투과성이라 함은 광을 높은 비율로 투과시키는 투광성 뿐만 아니라 광의 일부 또는 광을 적은 양으로 투과시키는 반투광성을 포함하는 것이다. 태양 전지(150)의 효율 등을 고려하면, 투광부(TP)가 고투과율(예를 들어, 300 내지 1200nm의 파장에서 광 투과율이 50% 이상, 일 예로, 80%)을 가지는 물질, 일 예로, 투명 물질을 가질 수 있다.

예를 들어, 투광부(TP)가 광 투과성을 가지는 수지 또는 플라스틱 등을 포함하는 플레이트, 유리 기판(일 예로, 강화 유리 기판) 등을 포함할 수 있다. 이때, 투광부(TP)는 전체적으로 동일한 투광 물질로 이루어질 수도 있고, 또는, 투광부(TP)이 복수의 부분을 포함하는 경우 적어도 하나의 부분이 다른 부분과 다른 투광 물질을 가질 수 있다. 예를 들어, 전면 부분(311)과, 측면 부분(315) 및 상 부분(313) 중 적어도 하나의 물질이 서로 다를 수 있다. 특히, 광이 상대적으로 많이 입사되며 상대적으로 넓은 면적을 가지는 전면 부분(311)이 유리 기판(일 예로, 강화 유리 기판)으로 구성되고, 상부 부분(317) 및 측면 부분(315)이 수지 또는 플라스틱을 포함하는 플레이트 등으로 구성될 수 있다. 그러면, 광이 상대적으로 많이 입사되며 넓은 면적을 가지는 전면 부분(311)에서의 내구성을 향상하고 황변을 방지할 수 있으며, 상부 부분(317) 및 측면 부분(315)에 의하여 비용을 절감하고 무게를 줄일 수 있다.

반사부(RP)는 반사를 일으킬 수 있는 다양한 반사 물질을 포함할 수 있다. 예를 들어, 반사부(RP)(또는 이를 구성하는 후면 부분(313) 또는 바닥 부분(319))이 금속판을 포함할 수 있다. 그러면, 간단한 제조 공정으로 플레이트 형상의 후면 부분(313) 또는 바닥 부분(319)을 형성할 수 있으며, 상대적으로 높은 강도 및 경도를 가져 바닥면과 경사진 상태를 안정적으로 유지할 수 있다. 일 예로, 반사부(RP)가 알루미늄을 포함하는 금속판을 포함할 수 있다. 이에 의하면 반사부(RP)를 낮은 제조 비용으로 제조할 수 있으며 높은 반사도를 가질 수 있다. 이에 의하면 반사부(RP)가 고른 반사면을 가져 반사부(RP)의 전체 면적에서 광을 균일하게 반사할 수 있다. 도면에 도시하지는 않았지만, 반사부(RP)를 구성하는 금속 반사판의 적어도 일면에 요철부를 형성하여 반사 특성을 좀더 향상할 수 있다.

이때, 본 실시예에서는 반사부(RP)의 후면 부분(313)이 플레이트 형상을 가져 태양광 발전 장치(100)의 후면을 형성하는 것을 예시하였다. 그러나 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며 후면 부분(313) 위에 복수의 본체(10)에 대응하는 별도로 형성된 반사부(RP)가 구비될 수도 있다.

또는, 반사부(RP)가 유리 또는 플라스틱 등의 베이스 부재 위에 형성된 금속막 등을 포함할 수 있다. 또는, 반사부(RP)가 수지 또는 플라스틱의 내부에 반사 입자(예를 들어, 티타늄 산화물(TiO₂) 입자, 금속 입자, 백색 안료 등)을 포함하는 시트, 필름, 플레이트 등일 수도 있다. 또는, 반사부(RP)가 흰색 안료를 포함하는 착색층 또는 상술한 베이스 부재 위에 상술한 착색층을 형성한 구조 등으로 구성될 수도 있다. 그 외의 반사 특성을 가지는 다양한 물질이 반사부(RP)로 사용될 수 있다.

이때, 반사부(RP)는 전체적으로 동일한 반사 물질로 이루어질 수도 있고, 또는, 반사부(RP)가 복수의 부분을 포함하는 경우 적어도 하나의 부분이 다른 부분과 다른 반사 물질을 가질 수 있다. 즉, 후면 부분(313)과 하부 부분(319)에 요구되는 특성 등을 고려하여 후면 부분(313)과 하부 부분(319)의 물질을 서로 다르게 할 수 있다.

반사부(RP)는 가시광선 영역의 광(일 예로, 300 내지 800nm의 파장을 가지는 광)에 대한 반사도가 70% 이상(일 예로, 85 내지 100%)일 수 있다. 반사부(RP)가 70% 이상의 반사도를 가져야 반사에 의한 효과를 충분하게 얻을 수 있다. 일 예로, 반사부(RP)는 가시광선 영역의 광(일 예로, 300 내지 800nm의 파장을 가지는 광)에 대한 반사도가 85% 내지 95%일 수 있다. 이는 반사부(RP)의 실질적인 반사도를 고려한 것으로 95%를 초과하는 반사도를 가지기 위해서는 반사부(RP)의 재료 비용 또는 가공 비용이 증가할 수 있기 때문이다.

이러한 케이스(310)의 전면 부분(311) 및 후면 부분(313)과, 상부 부분(317), 하부 부분(319) 및 측면 부분(315)은 다양한 방법에 의하여 고정되어 일체화될 수 있다. 일 예로, 접착제, 체결 부재, 끼움 결합 등의 다양한 방법에 의하여 고정되어 일체화될 수 있다.

본 실시예에서 본체(10) 또는 태양 전지 모듈(100)은 다양한 방법에 의하여 케이스(310)에 고정될 수 있다. 이하에서는 각 본체(10)의 가장자리 부분을 감싸는 프레임(320)을 각기 구비하고 프레임(320)을 케이스(310)에 고정하는 것을 예시하였다. 프레임(320)을 사용하면 복수의 층으로 구성된 본체(10)를 안정적으로 고정할 수 있다. 프레임(320)은 본체(10)의 가장자리를 따라 형성되어 본체(10)의 외곽부를 보호할 수 있다. 이때, 프레임(320)은 제1 및 제2 도전성 연결재(도 5의 참조부호 172, 174)가 외부로 인출될 수 있도록 하는 구조(일 예로, 홀) 등을 가질 수 있다. 그러나 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다. 즉, 복수의 본체(10)를 함께 고정하는 프레임을 구비하여 이를 케이스(310)의 내부에 위치시키거나 케이스(310)에 고정하는 것도 가능하다.

일 예로, 프레임(320)은, 태양 전지 패널(10)의 적어도 일부가 삽입되는 패널 삽입부(322)와, 패널 삽입부(322)로부터 연장되는 고정부(324)를 포함할 수 있다. 고정부(324)는 케이스(310)와의 고정을 위한 부분으로 반드시 구비되어야 하는 것은 아니다. 이와 같이 패널 삽입부(322)와 고정부(324)를 구비하면, 고정부(324)를 이용하여 본체(10)를 케이스(310)에 고정할 때 본체(10)가 손상되는 것을 방지할 수 있다. 패널 삽입부(322) 및 고정부(324)는 다양한 물질(금속, 수지 등)을 포함할 수 있다.

좀더 구체적으로 패널 삽입부(322)는, 본체(10)의 전면에서 가장자리를 따라 형성된 전면 부분(322a), 본체(10)의 측면에 위치한 측면 부분(322b), 본체(10)의 후면에서 가장자리를 따라 형성된 후면 부분(322c)이 서로 연결되어, 이 내부에 태양 전지 패널(10)의 외곽부가 위치하도록 할 수 있다. 전면 부분(322a) 및 후면 부분(322c)은 작은 폭을 가져 본체(10)에 위치한 태양 전지(150)의 내부로 광이 입사되는 것을 방해 또는 간섭하지 않는 것이 바람직하다. 일례로, 패널 삽입부(322)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(322a), 측면 부분(322b) 및 후면 부분(322c) 중 어느 하나 또는 일부가 위치하지 않을 수도 있다. 그 외에도 다양한 변형이 가능하다.

도면에서는 케이스(310)(좀더 구체적으로, 측면 부분(315))에 홈 또는 홀 형상의 가이드부(310a)가 형성되고 가이드부(310a)에 프레임(320)의 고정부(324)가 삽입되어 슬라이딩되는 것에 의하여, 본체(10)가 고정된 프레임(320)을 케이스(310)에 고정한 것을 예시하였다. 이때, 후면 부분(313)은 본체(10)가 고정된 프레임(320)을 측면 부분(315)에 고정한 후에 고정될 수 있다. 그러나 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다. 따라서 태양 전지 모듈(100) 또는 본체(10)는 스크루, 나사 등의 체결 부재에 의하여 케이스(310)에 고정될 수도 있고, 끼움 결합 등과 같은 삽입 방식, 슬라이딩 구조를 이용한 슬라이딩 방식, 접착 물질 등을 이용한 접착 방식 등의 다양한 방식으로 케이스(310)에 고정될 수 있다. 그 외의 다양한 변형이 가능하다.

이때, 본체(10)는 바닥면에 경사지게 설치될 수 있으나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다.

도 5는 도 3에 도시한 본체(10)를 도시한 평면도이고, 도 6은 도 5의 VI-VI 선을 따라 잘라서 본 단면도이다. 도 7는 도 5의 VII-VII 선을 따라 잘라서 본 태양 전지(150)의 부분 단면도이고, 도 8는 도 5의 A 부분을 확대하여 도시한 부분 평면도이다.

도 5 내지 도 8를 참조하면, 본 실시예에서 태양 전지 모듈(100)에 포함되는 본체(10)는, 제1 방향(도면의 x 방향)을 따라 연결되는 복수의 태양 전지(150)를 구비하고, 복수의 태양 전지(150)에 전기적으로 연결되며 본체(10)에 구비되는 바이패스 다이오드(180)를 구비할 수 있다. 그리고 태양 전지 모듈(100)은 복수의 태양 전지(150)의 제1 면(일 예로, 전면) 쪽에 위치하는 제1 커버 부재(110)와, 복수의 태양 전지(150)의 제2 면(일 예로, 후면) 쪽에 위치하는 제2 커버 부재(120)와, 제1 커버 부재(110)와 제2 커버 부재(120) 사이에서 복수의 태양 전지(150)를 밀봉하는 밀봉재(130)를 더 포함할 수 있다.

먼저, 태양 전지(150)는, 태양 전지를 전기 에너지로 변환하는 광전 변환부와, 광전 변환부에 전기적으로 연결되어 전류를 수집하여 전달하는 전극을 포함할 수 있다. 그리고 복수의 태양 전지(150)는 배선재(142)에 의하여 제1 방향으로 연결(일 예로, 직렬 연결)되어 태양 전지 스트링을 구성할 수 있다. 일 예로, 배선재(142)는 복수 개의 태양 전지(150) 중에서 이웃한 두 개의 태양 전지(150)를 전기적으로 연결한다.

일 예로, 도 7 및 도 8에서는, 태양 전지(150)가 실리콘 결정질 태양 전지로 구성되는 것을 예시하였다. 실리콘 결정질 태양 전지로 구성되면 우수한 발전량을 가질 수 있다. 예를 들어, 태양 전지(150)가, 베이스 영역(10)을 포함하는 반도체 기판(160)과, 반도체 기판(160)에 또는 반도체 기판(160) 위에 형성되는 도전형 영역(20, 30)과, 도전형 영역(20, 30)에 연결되는 전극(42, 44)을 포함한다. 여기서, 반도체 기판(160)은 단일 반도체 물질(일 예로, 4족 원소)를 포함하는 결정질 반도체(예를 들어, 단결정 또는 다결정 반도체, 일 예로, 단결정 또는 다결정 실리콘)로 구성될 수 있다. 도전형 영역(20, 30)은 제1 도전형 영역(20) 및 제2 도전형 영역(30)을 포함할 수 있고, 제1 또는 제2 도전형 영역(20, 30)은 반도체 기판(160)의 일부를 구성하는 도핑 영역, 또는 비정질, 미세 결정 또는 다결정 반도체층으로 구성될 수 있다. 전극(42, 44)은 제1 도전형 영역(20)에 연결되는 제1 전극(42) 및 제2 도전형 영역(30)에 연결되는 제2 전극(44)을 포함할 수 있다. 그 외 제1 및 제2 패시베이션막(22, 32), 반사 방지막(24) 등을 더 포함할 수 있다.

이때, 제1 전극(42)은, 일 방향으로 평행하게 위치하는 복수의 핑거 라인(42a)을 포함하고, 핑거 라인(42a)과 교차(일 예로, 직교)하는 방향으로 위치하며 배선재(142)에 대응(일 예로, 일대일 대응)하는 버스바(42b)를 구비할 수 있다. 이때, 버스바(42b)는 소정 간격을 두고 복수로 구비되며 배선재(142)와 같거나 그보다 큰 폭을 가져 배선재(142)에 실질적으로 연결되는 패드부(422)를 구비할 수 있고, 패드부(422) 및 배선재(142)보다 작은 폭을 가지면서 패드부(422)를 연결하는 라인부(421)를 더 구비할 수 있다. 이와 유사하게 제2 전극(44)도 핑거 라인 및 버스바를 구비하고, 버스바는 라인부 및 패드부를 구비할 수 있다. 그 외에도 제2 전극(44)이 제1 전극(42)과 다른 형상을 가질 수도 있다. 이와 같이 제2 전극(44)이 일정한 패턴을 가지면, 태양 전지(150)가 후면으로 입사된 광을 이용하여 효율을 향상할 수 있는 양면 수광형 구조를 가지게 된다.

제1 및/또는 제2 전극(42, 44)이 이러한 구조를 가지면 상대적으로 작은 폭을 가지면서 많은 개수의 배선재(142)을 사용할 때 버스바(42b)의 면적을 줄이면서도 배선재(142)와의 부착력은 향상할 수 있다. 일 예로, 배선재(142)의 폭 또는 직경이 1um 이하(일 예로, 200㎛ 내지 600㎛)이고, 일 방향 및 이와 교차하는 방향에서 중심부터의 길이가 실질적으로 동일한 형상(예를 들어, 원형)을 가지거나 라운드진 부분을 포함할 수 있다. 이러한 배선재(142)는, 금속으로 이루어진 코어층(142a)과, 코어층(142a)의 표면 위에 형성되며 솔더 물질을 포함하여 전극(42, 44)과 솔더링이 가능하도록 하는 솔더층(142b)을 포함할 수 있다. 그러면, 태양 전지(150) 위에 배선재(142)를 위치시킨 상태로 열을 가하는 것에 의하여 배선재(142)를 쉽게 태양 전지(150)에 부착할 수 있다.

이때, 일 예로, 본 실시예에서 사용된 태양 전지(150)는 일 방향 및 이에 교차하는 방향에서의 길이가 실질적으로 동일한 형상(일 예로, 대략적으로 사각형을 가지되 각 모서리에 경사부(150a)를 구비하는 팔각형 형상)의 모 태양 전지를 일 방향으로 절단하여 장축 및 단축을 가질 수 있다. 그러면, 기존의 제조 장비를 그대로 이용하면서도 각 태양 전지(150)에서 전류에 의한 저항을 줄일 수 있어, 이를 포함하는 태양 전지 모듈(100)의 출력 손실을 저감할 수 있다. 일 예로, 도면에서는 모 태양 전지를 중심을 지나도록 절단하여 2개의 태양 전지(150)로 나누어 형성되며 배선재(142)가 3개 내지 11개 구비되는 것을 예시하였다. 그러나 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며, 절단되지 않은 모 태양 전지를 그대로 사용하거나, 모 태양 전지를 세 개 이상의 태양 전지(150)로 절단하여 사용할 수도 있다. 그리고 본 실시예에서는 모 태양 전지에서 버스바(42b)와 평행한 방향으로 절단된 태양 전지(150)를 사용한다. 그러면, 핑거 라인(42a)이 단축으로 형성되고 버스바(42b)가 장축으로 형성되며, 배선재(142)가 장축으로 형성된 버스바(42b)를 두 개의 태양 전지(150)에서 전면부터 후면까지 걸쳐서 연장되는 구조를 가질 수 있다. 그러면, 절단된 구조를 가지면서도 태양 전지(150)가 서로 겹쳐지는 부분 없이 서로 연결되어 광전 변환에 기여하는 면적을 향상할 수 있다. 또한, 기존의 제조 장비를 이용하여 모 태양 전지를 형성할 수 있으며 기존의 태빙 장비를 이용하여 배선재(142)를 태양 전지(150)에 부착할 수 있어 제조 공정을 단순화할 수 있다.

상술한 설명에서는 본체(10)에 적용될 수 있는 태양 전지(150)의 구조 및 이의 연결 구조의 일 예를 설명하였다. 그러나 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다. 따라서 태양 전지(150)가 이와 다른 구조 및 형태를 가질 수 있다. 예를 들어, 반도체 기판(160), 도전형 영역(20, 30), 전극(42, 44), 제1 및 제2 패시베이션막(22, 32), 반사 방지막(24) 등으로는 알려진 다양한 물질 또는 구성이 적용될 수 있고, 이들의 위치, 형상 등도 다양하게 변형될 수 있다. 그리고 태양 전지(150)을 다양한 구조의 부재, 예를 들어, 리본, 인터커넥터 등으로 연결할 수 있다. 또한, 복수의 태양 전지(150)가 각 본체(10) 내에서 하나의 태양 전지 스트링을 구비하는 것을 예시하였으나, 각 본체(10) 내에 복수의 스트링이 구비될 수도 있다. 또한, 태양 전지(150)가 박막 태양 전지, 반도체 화합물 태양 전지, 염료 감응형 태양 전지, 비정질 태양 전지 등 다양한 형태 또는 구조를 가질 수 있다.

밀봉재(130)는, 배선재(142)에 의하여 연결된 태양 전지(150)의 전면에 위치하는 제1 밀봉재(131)와, 태양 전지(150)의 후면에 위치하는 제2 밀봉재(132)를 포함할 수 있다. 제1 커버 부재(110)는 제1 밀봉재(131) 상에 위치하여 본체(10)의 전면을 구성하고, 제2 커버 부재(120)는 제2 밀봉재(132) 상에 위치하여 본체(10)의 후면을 구성한다. 태양 전지(150)는 밀봉재(130), 제1 커버 부재(110) 및 제2 커버 부재(120)에 의하여 밀봉되어 각기 외부의 충격, 습기, 자외선 등으로부터 보호될 수 있다. 밀봉재(130), 제1 커버 부재(110) 및 제2 커버 부재(120)로는 알려진 다양한 절연 물질이 사용될 수 있다. 일 예로, 밀봉재(130)로 에틸렌초산비닐 공중합체 수지(EVA), 폴리비닐부티랄, 규소 수지, 에스테르계 수지, 올레핀계 수지 등이 사용될 수 있다. 본 실시예에서 밀봉재(130)는 양면 발전이 가능하도록 투광 물질을 포함하여 광 투과성을 가질 수 있다.

그리고 제1 및 제2 커버 부재(110, 120)는 투광 물질을 포함하며 광 투과성을 가진다. 태양 전지(150)의 효율 등을 고려하면, 제1 또는 제2 커버 부재(110, 120)가 고투과율(예를 들어, 300 내지 1200nm의 파장에서 광 투과율이 50% 이상, 일 예로, 80%)을 가지는 물질, 일 예로, 투명 물질을 가질 수 있다. 그리고 제1 및 제2 커버 부재(110, 120)는 자외선에 강한 물질을 포함할 수 있다.

예를 들어, 제1 또는 제2 커버 부재(110, 120)가 광 투과성을 가지는 수지 또는 플라스틱 등을 포함하는 시트 또는 필름, 유리(일 예로, 강화 유리) 등을 포함할 수 있다. 이때, 제1 또는 제2 커버 부재(110, 120)는 자외선을 차단 또는 흡수하기 위하여 자외선 차단제, 자외선 흡수제, 자외선 안정제 등을 더 포함할 수도 있다.

본 실시예에서 1 및 제2 커버 부재(110, 120)가 각기 시트 또는 필름을 포함할 수도 있다. 그러면, 본체(10)의 무게를 줄여 루버형 구조, 난간형 구조, 차양형 구조 등으로 사용되는 태양 전지 모듈(100)에 안정적으로 사용될 수 있다. 또는, 제1 커버 부재(110)가 유리 기판을 포함하고, 제2 커버 부재(120)가 시트 또는 필름을 포함할 수 있다. 그러면 제1 커버 부재(110)에 의하여 본체(10)의 내구성을 향상할 수 있다.

이하에서는 도 5 내지 도 8와 함께 도 9 및 도 10을 참조하여 본 실시예에 따른 본체(10)를 좀더 상세하게 설명한다.

도 9은 도 5의 B 부분을 확대하여 도시한 부분 평면도이고, 도 10은 도 9에 도시한 바이패스 다이오드(180)를 도시한 개략적인 사시도이다.

도 5 내지 도 10을 참조하면, 각 본체(10)에는 바이패스 다이오드(180)가 내장되어 설치될 수 있다. 이에 대해서는 추후에 좀더 상세하게 설명한다.

각 본체(10)에서 복수의 태양 전지(150)는, 제1 방향(도면의 x축 방향)에서의 제1 단부(10a)에 인접하여 위치하는 제1 단부 태양 전지(151), 그리고 제1 방향에서의 제2 단부(10b)에 인접하여 위치하는 제2 단부 태양 전지(152)를 포함한다. 각 본체(10)는, 제1 단부(10a) 쪽에서 제1 단부 태양 전지(151)의 제1 전극(42)에 연결되는 제1 도전성 연결재(172)와, 제2 단부(10b) 쪽에서 제2 단부 태양 전지(152)의 제2 전극(44)에 연결되면서 제1 단부(10a)에 인접한 부분까지 연장되는 제2 도전성 연결재(174)를 구비할 수 있다. 그리고 바이패스 다이오드(180)의 애노드 전극(182)이 제1 및 제2 도전성 연결재(172, 174) 중 어느 하나에 연결되고 바이패스 다이오드(180)의 캐소드 전극(184)이 제1 및 제2 도전성 연결재(172, 174) 중 다른 하나에 연결될 수 있다. 여기서, 제1, 제2 등의 용어는 서로 간의 구별만을 위하여 사용하였을 뿐 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다.

좀더 구체적으로, 제1 도전성 연결재(172)는 제1 단부(10a) 쪽에서 제1 단부 태양 전지(151)의 제1 전극(42)에 연결된 복수의 배선재(142)가 전기적 및 물리적으로 연결되는 제1 연결 부분(172a)을 구비하고, 제1 연결 부분(172a)으로부터 외부를 향하여 연장되는 제1 단자 부분(172b)을 더 구비할 수 있다. 제1 연결 부분(172a)이 제2 방향으로 형성되고 제1 단자 부분(172b)이 제1 방향으로 형성되어 단순한 제조 공정에 의하여 제조될 수 있다. 그리고 제1 도전성 연결재(172)가 제1 연결 부분(172a)과 제1 단자 부분(172b)을 일체로 포함하는 단일의 구조로 형성되어 구조를 단순화할 수 있다. 그러나 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다.

그리고 제2 도전성 연결재(174)는 제2 단부(10b) 쪽에서 제2 단부 태양 전지(152)의 제2 전극(44)에 연결된 복수의 배선재(142)가 전기적 및 물리적으로 연결되는 제2 연결 부분(174a) 및 제2 연결 부분(174a)으로부터 제1 단부(10a)까지 길게 이어지는 연장 부분(174c)을 구비하고, 연장 부분(174c)으로부터 외부를 향하여 연장되는 제2 단자 부분(174b)을 더 구비할 수 있다. 연장 부분(174c)은 복수의 태양 전지(150)와 이격되도록 위치하여 원하지 않는 단락 등이 방지될 수 있다. 제2 연결 부분(174a)이 제2 방향으로 형성되고 제2 연결 부분(174a) 및 제2 단자 부분(174b)이 동일 선상에서 제1 방향을 따라 길게 형성되어 구조를 단순화할 수 있다. 그리고 제2 도전성 연결재(174)가 제1 연결 부분(172a), 연장 부분(174c) 및 제2 단자 부분(174b)을 일체로 포함하는 단일의 구조로 형성되어 단순한 제조 공정에 의하여 제조될 수 있다. 그러나 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다.

이때, 제1 도전성 연결재(172)의 제1 단자 부분(172b)과 제2 도전성 연결재(174)의 제2 단자 부분(174b)이 본체(10)의 제1 단부(10a)를 지나면서 외부로 연장되어 제1 단부(10a) 쪽에 위치하므로, 다른 본체(10)와의 전기적 연결 구조도 단순화할 수 있다. 제2 단부(10b) 쪽에는 외부와의 연결을 위한 제1 및 제2 단자 부분(174b)이 위치하지 않는다.

이에 따라 제2 방향으로 볼 때 일측 가장자리 부근에서만 제2 도전성 연결재(174)가 구비되고 타측 가장자리 부근에서는 제2 도전성 연결재(174)가 구비되지 않아, 제2 방향으로 볼 때 도전성 연결재(172, 174)의 구조가 비대칭적일 수 있다. 즉, 연장 부분(174c) 및 제2 단자 부분(174b)은 제2 방향에서의 일측 가장자리에 인접하도록 위치하고, 제12 단자 부분(172b)은 제2 방향에서의 타측 가장자리에 인접하여 위치하여, 구조를 단순화할 수 있다. 이때, 제2 도전성 연결재(174)는 태양 전지(150)의 경사부(챔퍼부)(150a)가 위치한 일측 가장자리 부근에 위치할 수 있다. 그리고 태양 전지(150)의 경사부(150a)는 도 1의 (a)와 같이 설치될 경우에 다른 본체(10)와 겹쳐질 수 있는 부분에 위치할 수 있다. 그러면, 다른 본체(10)에 의한 간섭을 최소화하고 다른 본체(10)에 의하여 가려질 수 있는 부분을 효과적으로 활용할 수 있다.

제1 및 제2 도전성 연결재(172, 174)로는 알려진 다양한 도전성 물질(일 예로, 금속)을 포함할 수 있다. 안정적인 전류 흐름을 고려하여 제1 및 제2 도전성 연결재(172, 174)가 배선재(142)보다 큰 폭을 가질 수 있다.

본 실시예에서 바이패스 다이오드(180)는 본체(10)의 내부에 내장되어 설치될 수 있다. 이때, 바이패스 다이오드(180)는 각 본체(10)에 내장되도록 바이패스 다이오드(180)를 구성하는 구성 전체가 본체(10)에 구비될 수 있다. 일 예로, 각 본체(10)에 바이패스 다이오드(180)의 캐소드 전극(184) 및 애노드 전극(182)이 함께 구비될 수 있다. 좀더 구체적으로, 바이패스 다이오드(180)는 제1 밀봉재(131)와 제2 밀봉재(132) 사이에 위치하며 복수의 태양 전지(150)와는 이격하되 제1 및 제2 도전성 연결재(172, 174)에 전기적 및 물리적으로 연결되어 복수의 태양 전지(150)에 전기적으로 연결될 수 있다.

이때, 본 실시예에서 바이패스 다이오드(180)는 p형 반도체층 및 n형 반도체층을 포함하고, p형 반도체층에 연결되는 애노드 전극(182)과, n형 반도체층에 연결되는 캐소드 전극(184)을 포함하는 반도체 소자로 구성될 수 있다. 애노드 전극(182)이 제1 및 제2 도전성 연결재(172, 174) 중 하나에 연결되고, 캐소드 전극(184)이 제1 및 제2 도전성 연결재(172, 174) 중 다른 하나에 연결될 수 있다.

일 예로, 바이패스 다이오드(180)가 칩형 다이오드로 구비되어, 태양 전지(150)와 다른 형태, 다른 물질 등을 구비할 수 있고, 캐소드 전극(184) 및 애노드 전극(182)도 태양 전지(150)의 제1 전극(42) 및 제2 전극(44) 과 다른 형태, 다른 물질 등을 구비할 수 있다. 이와 같은 칩형 다이오드는 가로 폭 및 세로 폭보다 두께가 작은 형태를 가지므로, 라미네이션 공정에 의하여 제1 밀봉재(131)와 제2 밀봉재(132) 사이에 안정적으로 위치할 수 있다. 여기서, 본체(10)에서 바이패스 다이오드(180)가 위치하지 않은 부분의 두께(T1)에 대한 바이패스 다이오드(180)의 두께(T2)의 비율이 2배 이하이거나, 바이패스 다이오드(180)의 두께(T2)가 0.1mm 내지 3mm일 수 있다. 그러면, 바이패스 다이오드(180)가 본체(10) 내부에 안정적으로 내장될 수 있으나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다. 일 예로, 바이패스 다이오드(180)는 큰 면적을 차지하지 않도록 5mm 이하의 세로 폭 또는 가로 폭을 가질 수 있으나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다.

바이패스 다이오드(180)의 애노드 전극(182) 및 캐소드 전극(184)은 각기 제1 및 제2 도전성 연결재(172, 174)에 다양한 방법에 의하여 연결될 수 있다. 일 예로, 바이패스 다이오드(180)의 애노드 전극(182) 및 캐소드 전극(184)은 각기 제1 및 제2 도전성 연결재(172, 174)에 직접 솔더링하여 연결될 수 있다.

본 실시에에서는 일 예로, 바이패스 다이오드(180)가 제1 도전성 연결재(172)의 제1 연결 부분(172a)이 위치하는 제1 단부(10a)에 인접한 부분에서 제2 도전성 연결재(174)의 연장 부분(174c)이 위치하는 일측 가장자리에 인접하여 위치한 것을 예시하였다. 즉, 바이패스 다이오드(180)는 제1 및 제2 도전성 연결재(172, 174)가 서로 인접하는 본체(10)의 모서리 부근에 하나 위치할 수 있다. 그러면, 제1 도전성 연결재(172)와 제2 도전성 연결재(174)의 구조를 단순화할 수 있다. 그러나 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다. 따라서 각 본체(10)에 복수의 바이패스 다이오드(180)가 구비될 수도 있다.

태양 전지(150)에 광이 입사되면, 광전 변환에 의하여 전류가 생성되어 흐르게 된다. 이때, 바이패스 다이오드(180)에 일정 이상의 전압이 인가되지 않으므로 바이패스 다이오드는 턴-오프(turn-off)된 상태로 유지된다. 반면, 태양 전지(150)가 쉐이딩, 불량 등에 의하여 정상 작동되지 않으면 바이패스 다이오드(180)에 일정 전압 이상의 전압이 인가되어 턴-온(turn-on)되어 바이패스 다이오드(180)를 통하여 전류가 흐르게 된다. 이에 따라 정상 작동되지 않는 태양 전지(150)를 포함하는 본체(10)에 흐를 전류가 바이패스 다이오드(180)를 따라 우회하여 흐르게 된다. 이에 의하면, 다른 본체(10)에 전류가 집중되는 등에 의한 문제, 예를 들어, 핫 스팟(hot spot) 등을 방지할 수 있다.

본 실시예에서는 바이패스 다이오드(180)를 본체(10) 내에 내장하여 태양 전지 모듈(100)의 구조를 단순화할 수 있다. 특히, 본 실시예에서와 같이 상대적으로 작은 출력을 가지는 본체(10)는 소형화에 의하여 기존과 같은 바이패스 다이오드 또는/및 정션 박스의 사용이 어려운바, 각 본체(10) 내에 바이패스 다이오드(180)를 내장하여 구조를 단순화하고 부피를 최소화할 수 있다.

즉, 기존의 태양 전지 모듈에서는 바이패스 다이오드를 구비하는 별도의 정션 박스를 구비하여 구조가 복잡하고, 바이패스 다이오드의 연결 구조, 수량의 제한 등에 의하여 하나의 태양 전지 스트링에 문제가 발생해도 복수의 태양 전지 스트링을 모두 사용하지 못하여 발전량이 크게 저하될 수 있었다. 본 실시예에서는 각 본체(10)에 바이패스 다이오드(180)가 구비되므로, 발전을 하지 못하는 본체(10)의 발전량만이 저하되므로 발전량 저하를 최소화할 수 있다.

이하에서는 상술한 본체(10)를 복수로 구비한 태양 전지 모듈(100)을 도 11을 참조하여 상세하게 설명한다.

도 11는 도 1에 도시한 태양 전지 모듈(100)에 포함되는 복수의 본체(10)를 펼쳐서 마이크로 인버터(200)와 함께 도시한 개략적인 구성도이다. 도 11에서는 이해를 돕기 위하여 도전성 연결재(172, 174) 및 마이크로 인버터(30)의 극성(즉, (+)와 (-))의 일 예를 도시하였으나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다.

도 11을 참조하면, 본 실시예에서는 태양 전지 모듈(100)이 복수의 본체(10)를 구비하고, 복수의 본체(10)에 포함되는 태양 전지(150)가 서로 연결될 수 있다.

복수의 본체(10)의 각각에 대해서는 상술한 설명이 그대로 적용될 수 있다. 여기서, 각 본체(10)는 상대적으로 작은 출력(예를 들어, 10W 이상, 일 예로, 10W 내지 40W)을 가질 수 있다. 본체(10)의 출력이 10W 미만이면, 발전량이 적어 복수의 본체(10)를 구비하여도 원하는 충분한 발전량을 구비하지 못할 수 있다. 본체(10)의 출력이 40W를 초과하면, 본체(10)의 크기 또는 길이가 커져서 구조적 안정성이 저하되거나 좁은 공간에 설치하기 어려울 수 있다.

이러한 본체(10)는 태양 전지(150)의 출력을 고려하여 복수의 태양 전지(150)를 구비하는 것에 의하여 원하는 출력을 가질 수 있다. 일 예로, 상술한 태양 전지(150)를 네 개 이상(일 예로, 네 개 이상 여섯 개 이하)으로 구비할 수 있고, 이러한 복수의 태양 전지(150)는 직렬로 연결되어 원하는 출력을 구비하도록 할 수 있다. 직렬로 연결된 복수의 태양 전지(150)를 구비한 본체(10)는 태양 전지(150)의 개수에 비례하는 발전량을 가질 수 있다.

그리고 태양 전지 모듈(100)은 본체(10)를 복수로 구비하여 원하는 충분한 출력을 가지도록 할 수 있다. 즉, 상대적으로 작은 출력을 가지는 본체(10)를 원하는 출력을 가지도록 복수로 직렬 연결하면, 본체(10)의 개수에 따라 비례하여 발전량이 증가된다. 따라서 본체(10)의 개수를 조절하여 원하는 발전량을 가지도록 할 수 있다. 이에 의하면, 태양 전지 모듈(100)을 다양한 구조로 형성할 수 있어 다양한 위치, 다양한 목적으로 사용하도록 형성할 수 있다. 또한, 각 본체(10)를 기본 단위로 하여 광전 변환이 이루어지므로, 그림자, 불량 등의 경우에는 바이패스 다이오드(180)를 통하여 해당 본체(10)의 태양 전지(150)에만 전류가 흐르지 않도록 한다. 따라서 해당 본체(10)에 위치한 태양 전지(150)에 해당하는 만큼의 발전량만 감소한다. 이에 따라 그림자, 불량 등에 의하여 발생될 수 있는 발전량 감소, 핫스팟 등의 문제를 효과적으로 저감할 수 있다.

여기서, 복수의 본체(10)는 다양한 방법에 의하여 전기적으로 연결될 수 있다. 이때, 복수의 본체(10)에서 하나의 본체(10)의 제1 도전성 연결재(172)가 이에 이웃한 본체(10)의 제2 도전성 연결재(174)에 연결될 수 있다. 이에 의하여 이웃한 본체(10)의 서로 다른 극성의 제1 및 제2 도전성 연결재(172, 174)가 일측에서 차례로 연결되어 복수의 본체(10)가 직렬 연결될 수 있다. 그러면, 연결 구조를 단순화하고 연결에 필요한 공간 등을 최소화할 수 있다.

일 예로, 서로 이웃한 본체(10)의 제1 도전성 연결재(172) 및 제2 도전성 연결재(174)가 제3 도전성 연결재(176)에 의하여 서로 연결될 수 있다. 제3 도전성 연결재(176)는 제1 및/또는 제2 도전성 연결재(172, 174)와 같거나 이와 다른 물질, 또는 구조를 가질 수 있고, 다양한 방법에 의하여 제1 및 제2 도전성 연결재(172, 174)에 연결될 수 있다. 일 예로, 제3 도전성 연결재(176)의 양측 단부가 각기 제1 및 제2 도전성 연결재(172, 174)에 직접 솔더링하여 연결될 수 있다. 그러나 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며 제3 도전성 연결재(176)가 제1 또는 제2 도전성 연결재(172, 174)의 일부를 구성하도록 제1 또는 제2 도전성 연결재(172, 174)로부터 연장되어 형성될 수도 있다. 또는 제3 도전성 연결재(176)가 전기 케이블일 수 있다.

태양 전지 모듈(100)의 양측에 위치한 제1 도전성 연결재(172) 및 제2 도전성 연결재(174)는 각기 마이크로 인버터(200)의 일 단자 및 다른 단자에 연결될 수 있다. 일 예로, 제1 도전성 연결재(172) 및 제2 도전성 연결재(174)가 제4 도전성 연결재(178)에 의하여 마이크로 인버터(200)에 연결될 수 있다. 제4 도전성 연결재(178)는 제1 내지 제3 도전성 연결재(172, 174, 176) 중 적어도 하나와 같거나 이와 다른 물질, 또는 구조를 가질 수 있고, 다양한 방법에 의하여 제1 및 제2 도전성 연결재(172, 174)에 연결될 수 있다. 일 예로, 제4 도전성 연결재(178)가 각기 제1 및 제2 도전성 연결재(172, 174)에 직접 솔더링하여 연결될 수 있다. 그러나 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며 제4 도전성 연결재(178)가 제1 또는 제2 도전성 연결재(172, 174)의 일부를 구성하도록 제1 또는 제2 도전성 연결재(172, 174)로부터 연장되어 형성될 수도 있다. 또는 제4 도전성 연결재(178)가 전기 케이블일 수 있다.

마이크로 인버터(200)로는 본체(10)의 개수에 따른 발전량을 처리할 수 있는 용량을 가지는 마이크로 인버터를 사용할 수 있다. 일 예로, 마이크로 인버터(200)는 200W 내지 300W의 용량을 가질 수 있다. 그러나 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다. 따라서, 본체(10)의 개수에 따라 태양 전지 모듈(100)의 발전량을 증가시킬 수 있어 무한한 확장성을 가지므로, 이에 대응하는 대용량의 마이크로 인버터를 가질 수 있다. 마이크로 인버터(200)는 태양 전지 모듈(100)에 사용 가능하며 알려진 다양한 구조 등을 가질 수 있다. 마이크로 인버터(200)는 하나 구비될 수도 있고, 경우에 따라 복수로 구비될 수도 있다. 그리고 마이크로 인버터(200)는 다양한 위치, 베란다, 벽, 단자함, 태양 전지 모듈(100)의 고정부 등에 설치될 수 있다.

상술한 실시예들에서는 제2 도전성 연결재(174)의 연장 부분(174c)이 전면을 향하여 위치한 것을 예시하였다. 그러나 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며, 도 12에 도시한 접힘선(BL)을 따라 연장 부분(174c)에 해당하는 부분을 접어서 연장 부분(174c)이 위치한 부분이 후면에 위치하도록 할 수 있다. 접힘선(BL)에 의하여 접는 공정은 밀봉재(130) 및 제1 및 제2 커버 부재(110, 120)를 라미네이션하는 공정 이후에 수행될 수도 있고, 라미네이션 공정 이전에 태양 전지(150)에 연결된 상태에서 수행될 수 있다. 라미네이션 공정 이전에 수행되는 접는 공정을 수행하는 경우에는 태양 전지(150), 제1 도전성 연결재(172), 제2 도전성 연결재(174)의 다른 부분과의 불필요한 단락을 방지하기 위하여, 태양 전지(150) 등의 후면과 연장 부분(174b) 사이에 절연층을 위치시킬 수 있다. 그 외의 다양한 변형이 가능하다.

이와 같이, 본 실시예에 의하면, 평판형 구조가 아닌 일 방향으로 길게 이어지는 구조를 가져 다양한 위치, 예를 들어, 좁은 위치에 설치가 가능하며 심미적 특성이 우수한 태양 전지 모듈(100)을 포함하는 태양광 발전 장치(300)가 양면 발전형 구조를 가져 출력을 향상할 수 있다. 이때, 태양 전지 모듈(100)을 수용하는 케이스(310)에서 광이 주로 입사되는 수광측에 투명 물질을 포함하는 투광부(TP)가 위치하고, 광이 입사되지 않거나 광이 입사되는 양이 적은 비수광측에 반사 물질을 포함하는 반사부(RP)가 위치하여, 좁은 위치(예를 들어, 베란다, 발코니 등의 건물 내부, 옥상 등의 건물 외부)에 설치되는 태양광 발전 장치(300)에서 양면 발전이 효과적으로 일어나도록 할 수 있다.

특히, 본 실시예에서는 바이패스 다이오드(180)를 본체(10) 내에 내장하여 태양 전지 모듈(100) 또는 태양광 발전 장치(300)의 구조를 단순화하고 부피를 최소화할 수 있다. 이때, 태양 전지 모듈(100)은 본체(10)를 복수로 구비하여 원하는 충분한 출력을 가지도록 할 수 있으며 태양 전지 모듈(100)을 다양한 구조로 형성할 수 있어 다양한 위치, 다양한 목적으로 사용하도록 형성할 수 있다.

이하에서는 본 발명의 다른 실시예에 따른 태양 전지 패널을 상세하게 설명한다. 상술한 설명과 동일 또는 극히 유사한 부분에 대해서는 상세한 설명을 생략하고 서로 다른 부분에 대해서만 상세하게 설명한다. 그리고 상술한 실시예 또는 이를 변형한 예와 아래의 실시예 또는 이를 변형한 예들을 서로 결합한 것 또한 본 발명의 범위에 속한다.

도 13은 본 발명의 다른 실시예에 태양광 발전 장치(300)에 포함된 태양 전지 모듈(100) 및 케이스(310)의 후면 부분(313)의 다양한 예를 도시한 사시도이다. 간략한 도시 및 명확한 이해를 위하여 도 13에는 케이스(310)의 전면 부분(311), 측면 부분(315), 상부 부분(317) 및 하부 부분(319)을 도시하지 않았다. 케이스(310)의 전면 부분(311), 측면 부분(315), 상부 부분(317) 및 하부 부분(319)에 대해서는 상술한 설명 및 도면을 그대로 참조할 수 있다.

도 13을 참조하면, 본 실시예에서는 본체(10)의 후면이 전체적으로 후면 부분(313)에 고정되어 본체(10)가 케이스(310)의 후면 부분(313)에 평행하게 설치된다. 일 예로, 본체(10)의 후면이 접착 물질, 접착층 등을 이용하여 후면 부분(313)에 고정될 수 있다. 접착 물질, 접착층 등로는 알려진 다양한 물질이 사용될 수 있다. 다만, 접착 물질, 접착층 등은 양면 발전을 방해하지 않도록 광 투과성을 가질 수 있다. 그러나 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며, 본체(10)는 그 외의 다양한 방법에 의하여 후면 부분(313) 또는 케이스(310)에 고정될 수 있다.

이때, 도 13의 (a)에 도시한 바와 같이 하나의 본체(10)가 후면 부분(313)에 고정되어 태양광 발전 장치(300)를 구성할 수도 있고, 도 13의 (b)에 도시한 바와 같이 복수의 본체(10)가 후면 부분(313)에 고정되어 태양광 발전 장치(300)를 구성할 수도 있다. 이에 따라 원하는 출력에 따라 본체(10)의 개수를 조절하여 원하는 출력을 가지는 태양광 발전 장치(100)를 형성할 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.

300: 태양광 발전 장치
310: 케이스
320: 프레임
100: 태양 전지 모듈
10: 본체
150: 태양 전지
172: 제1 도전성 연결재
174: 제2 도전성 연결재
180: 바이패스 다이오드

Claims

일 방향으로 연결되며 양면 수광형 구조를 가지는 복수의 태양 전지를 구비하여 상기 일 방향으로 길게 이어지는 형상을 가지는 적어도 하나의 본체를 구비하는 태양 전지 모듈; 및
상기 태양 전지 모듈이 고정되는 케이스
를 포함하고,
상기 케이스는, 상기 태양 전지 모듈의 수광측에 위치하며 투광 물질을 포함하는 투광부와, 상기 태양 전지 모듈의 비수광측에 위치하며 반사 물질을 포함하는 반사부를 포함하는 태양광 발전 장치.
제1항에 있어서,
상기 본체는,
상기 복수의 태양 전지;
상기 복수의 태양 전지의 제1 면 쪽에 위치하는 제1 커버 부재;
상기 복수의 태양 전지의 제2 면 쪽에 위치하는 제2 커버 부재;
상기 제1 커버 부재와 상기 제2 커버 부재 사이에서 상기 복수의 태양 전지를 밀봉하는 밀봉재; 및
상기 복수의 태양 전지에 전기적으로 연결되며 상기 본체에 구비되는 바이패스 다이오드
를 포함하는 태양광 발전 장치.
제2항에 있어서,
상기 제1 커버 부재와 상기 제2 커버 부재가 투광 물질을 포함하는 태양광 발전 장치.
제1항에 있어서,
상기 투광부는 상기 태양 전지 모듈의 전면에 위치하는 전면 부분을 포함하고,
상기 반사부는 상기 태양 전지 모듈의 후면에 위치하는 후면 부분을 포함하는 태양광 발전 장치.
제1항에 있어서,
상기 투광부는 상기 태양 전지 모듈의 상부에 위치하는 상부 부분, 그리고 상기 전면 부분과 상기 후면 부분의 양측을 연결하는 측면 부분 중 적어도 하나를 더 포함하거나; 또는
상기 반사부는 상기 태양 전지 모듈의 하부에 위치하여 바닥면을 구성하는 하부 부분을 더 포함하는 태양광 발전 장치.
제5항에 있어서,
상기 전면 부분과 상기 측면 부분 및 상기 상부 부분 중 적어도 하나의 물질이 서로 다르거나, 또는 상기 후면 부분과 상기 하부 부분의 물질이 서로 다른 태양광 발전 장치.
제1항에 있어서,
상기 케이스에 고정되며 상기 본체가 내부에 삽입되는 프레임을 더 포함하는 태양광 발전 장치.
제1항에 있어서,
상기 태양 전지 모듈 또는 상기 본체는 상기 케이스에 체결 부재에 의하여 고정되거나, 상기 케이스에 삽입 방식, 슬라이딩 방식, 또는 접착 방식으로 고정되는 태양광 발전 장치.
제1항에 있어서,
상기 태양 전지 모듈은 바닥면과 교차하는 방향에서 상기 본체를 복수로 구비하는 태양광 발전 장치.
제9항에 있어서,
상기 복수의 본체가 상기 복수의 본체의 제1 단부에 위치하는 제1 및 제2 도전성 연결재에 의하여 서로 직렬 연결되고,
상기 각 본체에 바이패스 다이오드가 적어도 하나씩 구비되는 태양광 발전 장치.
제1항에 있어서,
상기 바이패스 다이오드가 상기 본체에 내장되고,
상기 밀봉재는, 상기 태양 전지의 상기 제1 면과 상기 제1 커버 부재 사이에 위치하는 제1 밀봉재와, 상기 태양 전지의 상기 제2 면과 상기 제2 커버 부재 사이에 위치하는 제2 밀봉재를 포함하고,
상기 바이패스 다이오드가 상기 제1 밀봉재와 상기 제2 밀봉재 사이에 위치하며 상기 복수의 태양 전지와 이격하여 위치하는 태양광 발전 장치.