KR20200039658A - 광기전 패널용 히트 싱크 패널 - Google Patents

Abstract

제 1 양태는 광기전 패널로부터 열 에너지를 수용하기 위한 히트 싱크 패널을 제공한다. 히트 싱크 패널은 성형된 금속 시트를 포함하고, 금속 시트의 적어도 일부는 실질적으로 평행한 홈통으로 성형된다. 광기전 패널에 부착될 때, 홈통은 히트 싱크 패널과 광기전 패널 사이에 채널을 형성한다. 홈통은 근위 홈통 단부로부터 원위 홈통 단부까지 이어져 있고, 원위 단부 및 근위 단부는 홈통을 통한 공기 흐름을 가능하게 하는 개구를 포함한다. 공지된 히트 싱크는 평행 배향 핀과 같은 돌출부를 포함하지만, 공기의 스트림이 채널을 통해 흐를 수 있도록 광기전 패널의 후면에 거의 폐쇄된 채널을 제공하도록 배치되지는 않는다. 채널은 완전히 폐쇄될 필요는 없고 더 작은 개구가 제공될 수도 있다. 굴뚝 효과에 의해 기류가 제공될 수 있다.

Description

광기전 패널용 히트 싱크 패널

본 발명의 다양한 양태 및 그 실시예는 광기전 패널(photovoltaic panel)용 히트 싱크 분야에 관한 것이다.

광기전 패널(태양 전지판)은 가능한 한 많은 태양광을 받도록 배치되며, 이들이 가능한 한 적은 태양광을 반사하도록 배열되므로 뜨거워지게 된다. 이러한 패널들이 일반적으로 반도체 재료를 포함하는 활성층을 포함하기 때문에, 열은 광기전 패널의 효율에 부정적인 방식으로 영향을 미친다.

액체 냉각 및 히트 싱크의 설치를 포함한 다양한 냉각 노력들이 알려져 있다. 일반적으로 광기전 패널이 외진 곳 및/또는 접근이 힘든 곳에 배치되기 때문에 수동 냉각의 사용이 바람직하다. 따라서, 관리하기 쉽고/저비용인 냉각 애플리케이션이 바람직하다.

US 2005/0161074는 기판이 광기전 모듈의 바닥면에 연결되는 위치에 하나 이상의 트로프(trough) 및 복수의 릿지(ridge)를 포함하는 광기전 유닛용 기판을 개시한다.

DE3611543은 광기전 모듈 및 광기전 모듈의 후면에 위치하는 지지판을 개시하고 있다. 지지판은 물결 형상의 알루미늄 또는 강철 층을 포함한다.

FR2923082는 지지면 및 지지면 상에 고정된 적어도 하나의 광전지를 제공하는 금속 패널을 포함하는 광기전 패널을 개시한다. 광전지 바로 아래의 금속 패널에 광전지에 대한 전기 커넥터를 수용하기 위한 개구가 제공되며, 광전지는 이 개구를 밀봉한다. 전지의 냉각을 위해 공기를 흐르게 만들기 위해 광전지 사이의 금속 패널에 릿지가 제공된다.

또한, 이 문헌은 건물 상부에 제공되는 릿지 팬을 개시한다. 이 릿지 팬은 개시된 광기전 패널을 포함할 수 있는 2 개의 경사진 지붕 측면을 갖는 전통적인 건물의 상부에 사용될 수 있다. 이 릿지 팬은 슬랫(slat)을 포함하는 측방향 개구를 포함하고, 릿지로부터 흐르는 열풍은 건물 상부의 릿지 팬에 제공된 측방향 개구를 통해 건물 외부로 흘러나갈 수 있다.

광기전 패널에 대해 보다 효율적인 수동 냉각을 제공하는 것이 바람직하다.

제 1 양태는 광기전 패널로부터 열 에너지를 받기 위한 히트 싱크 패널을 제공한다. 히트 싱크 패널은 성형된 금속 시트를 포함하고, 금속 시트의 적어도 일부는 실질적으로 평행한 홈통(gutter)으로 성형된다. 광기전 패널에 부착 될 때, 홈통은 히트 싱크 패널과 광기전 패널 사이에 채널을 형성한다. 이 홈통은 근위 홈통 단부로부터 원위 홈통 단부까지 이어져 있고, 원위 단부 및 근위 단부는 홈통을 통한 공기 유동을 가능하게 하는 개구를 포함한다. 홈통의 측면은 제 1 절단 단부 및 제 2 절단 단부를 갖고 제 1 절단 단부에서 제 2 절단 단부까지 접는 선을 형성하는 라인 절단에 의해 형성된 부분 절단 영역을 포함한다.

공지된 히트 싱크는 평행 배향 핀과 같은 돌출부들을 포함하지만, 공기 스트림이 채널을 통해 흐를 수 있도록 광기전 패널의 후면에 거의 폐쇄된 채널을 제공하도록 배치되지는 않는다. 채널은 완전히 폐쇄될 필요는 없고, 채널에 더 작은 개구가 제공될 수도 있다.

채널과 바람의 가용성만으로도 이미 채널을 통한 공기 유동이 제공된다. 대안으로서 또는 부가적으로, 패널은 지표면에 대해 비스듬하게, 즉, 채널의 일단부가 다른 타단부보다 낮은 구성으로 제공될 수 있다. 채널 내 공기의 가열에 의해, 공기는 자연 대류로 인해 하 단부에서 상 단부로 흐를 것이다. 이 채널은 일종의 굴뚝 기능을 제공할 수 있다. 폐쇄된 공간에서의 이러한 공기 흐름은 핀 사이에 개방 채널을 갖는 히트 싱크에 비해 보다 효율적인 냉각을 제공할 수 있다.

절단된 개구에 의해, 채널 벽 내의 개구는 접는 선 위로 절단 영역을 접음으로써 제공될 수 있다. 이러한 방식으로, 플랩(flap) 영역은 채널 벽과 비스듬하게 플랩을 제공함으로써, 플랩을 접는 선 위로 접음으로써 개방될 수 있다. 테스트는 이것이 보다 효율적인 냉각을 제공한다는 것을 보여주었다. 이러한 실시예에서, 플랩 주위 유동에 의해 생성된 난류에 의해 히트 싱크를 둘러싸는 더 차가운 공기에 더 많은 노출되어, 더운 공기와 더 차가운 공기의 혼합이 증가된다.

다른 실시예에서, 접는 선은 홈통의 길이에 실질적으로 수직이다. 이것은 그러한 실시예에서, 플랩이 홈통의 단부를 향해 가리키는 방향으로 개구를 제공한다는 것을 의미한다. 테스트는 이것이 보다 효율적인 냉각을 제공한다는 것을 보여주었다.

다른 실시예에서, 절단 영역은 접는 선이 홈통의 근위 측에 위치하고 절단부가 원위 측에 위치하는 제 1 그룹; 및 접는 선이 홈통의 원위 측에 위치하고 절단부가 근위 측에 위치하는 제 2 그룹으로 그룹화된다. 테스트는 이것이 보다 효율적인 냉각을 제공한다는 것을 보여주었다.

또 다른 실시예에서, 시트는 홈통 사이에서 실질적으로 평평한 영역을 포함하고, 이 평평한 영역은 하나의 동일한 가상 평면에 위치된다. 그리고, 이 실시예의 이점은 히트 싱크를 광기전 패널 특히 그 후면에 연결 또는 부착하기 위한 표면이 제공된다는 점이다.

또 다른 실시예에서, 시트는 0.5 밀리미터 이하, 0.4 밀리미터 이하, 0.3 밀리미터 이하, 0.2 밀리미터 이하, 및 바람직하게는 0.1 밀리미터 이하의 두께를 갖는다. 이러한 두께, 심지어 0.1 밀리미터의 두께에서도, 히트 싱크 패널은 공지된 광기전 패널에 충분한 안정성 및 강성을 제공하여 패널 둘레의 프레임이 생략될 수 있다. 이것은 광기전 패널의 무게 및 비용 절감을 가능하게 한다.

다양한 실시예는, 단독 실시예로서 그리고 특히 결합되어, 패널의 냉각, 광기전 패널에 대한 강성, 재료 사용 및 비용 가격을 제공하기 위한 최적화를 제공한다.

제 2 양태는 수광된 태양 방사선의 적어도 일부를 전기 에너지로 변환하기 위한 광기전 라미네이트 및 임의의 이전 청구항에 따른 히트 싱크를 포함하는 광기전 패널을 제공한다.

본 발명의 다양한 양태 및 그 실시예들이 도면과 관련지어 더 상세히 설명될 것이다.
도 1은 삼각형 홈통을 갖는 히트 싱크를 도시한다.
도 2a는 직사각형 홈통을 갖는 히트 싱크를 도시한다.
도 2b는 반원형 홈통을 갖는 히트 싱크를 보여준다.
도 2c는 사다리꼴형 홈통을 갖는 히트 싱크를 보여준다.
도 3은 홈통 길이에 수직으로 접힌 홈통의 벽에 절단 플랩을 갖는 히트 싱크 패널을 보여준다.
도 4는 홈통 길이에 평행하게 접힌 홈통의 벽에 절단 플랩을 갖는 히트 싱크 패널을 보여준다.
도 5는 2 개의 절단선을 갖는 절단 플랩을 갖는 히트 싱크 패널을 보여준다.
도 6은 히트 싱크 패널을 갖는 광기전 패널을 보여준다.
도 7은 2 개의 서브-싱크가 서로에 대해 어긋나 있는 히트 싱크 패널을 보여준다.
도 8a는 제 1 태양 광 발전 설비를 보여준다.
도 8b는 제 2 태양 광 발전 설비를 보여준다.

도 1은 히트 싱크 패널(100)을 도시한다. 히트 싱크 패널(100)은 물체로부터 열 에너지를 받기 위해 실질적으로 편평한 영역을 갖는 물체에 부착되도록 배열된다. 히트 싱크 패널은 실질적으로 서로 평행하게 제공되는 홈통(110)을 포함한다. 홈통(110) 사이에는, 연결 레인(120)이 제공된다. 이 실시예에서, 연결 레인(120)은 홈통(110)과 실질적으로 동일한 폭을 갖지만, 더 넓거나 더 좁은 다른 치수도 고려될 수 있다.

하나의 동일한 가상 평면에 제공된 편평한 영역인 연결 레인은 히트 싱크 패널(100)을 물체에 연결하기 위한 연결 영역을 제공한다. 일 실시예에서, 연결 레인은 생략될 수도 있고 히트 싱크 패널(100)은 홈통(110)의 상부 릿지를 통해 물체에 연결된다.

히트싱크 패널(100)은, 예를 들어, 알루미늄 또는 강철 또는 다른 철 함유 화합물을 포함하는 편평한 금속 시트를 원하는 형상으로 압연함으로써 제조될 수 있다. 시재료는 편평한 금속 시트일 수 있고, 또는 대안으로서 예비 성형된 금속 시트일 수도 있다. 이러한 예비 성형은 거칠기로 인한 높이 차이가 홈통의 깊이에 비해 무시할 수 있는 규칙적, 반-규칙적 또는 무작위의 3차원 패턴으로 시트를 엠보싱화(embossing)하는 것을 포함할 수 있다. 이러한 패턴들은 원형 또는 돔 형태, 피라미드 형태, 정사각형, 삼각형 또는 직사각형 또는 기타 다른 형태일 수 있다. 엠보싱은 압연 공정에서 유지되는 것이 바람직하다.

홈통(110)은 삼각형 단면을 가지며 히트 싱크 패널(100)에 의해 포함된 시트 재료에 제공된 실질적으로 평행한 접힘에 의해 형성된다. 삼각형 형상의 상단 각도는 25° 내지 60°, 및 바람직하게는 35° 내지 45°일 수 있고, 40°의 값이 바람직하다. 다른 실시예에서, 삼각형 형상의 상단 각도는 20° 내지 40°, 보다 바람직하게는 25° 내지 25°, 훨씬 더 바람직하게는 30° 내지 28°이고, 가장 바람직하게는 29°이다.

홈통(110)의 깊이는 바람직하게는 4 센티미터이고, 상부 각도는 40°이며, 그 결과 홈통의 폭은 대략 3 센티미터이다. 상단 각도가 29°인 경우, 홈통의 상단에서 대략 2 센티미터, 더 구체적으로는 21 및 22 센티미터, 가장 구체적으로는 21. 센티미터의 홈통 폭이 야기된다. 연결 레인은 바람직하게는 22 센티미터 내지 26 센티미터의 폭을 가지며, 가장 바람직하게는 24 센티미터이다.

도 1에 도시된 히트싱크 패널(100)에 포함된 시트 재료는 바람직하게는 열 전도성 재료 및 특히 금속을 포함한다. 보호 부식층이 바깥쪽에 제공된다면, 비용과 내부식성으로 인해 알루미늄이 매우 바람직하다. 알루미늄 시트 재료는 바람직하게는 0.5 밀리미터 미만, 보다 바람직하게는 0.2 밀리미터 미만, 가장 바람직하게는 0.1 1밀리미터 이하의 두께를 갖는다. 히트싱크 패널의 외측면은 매끄러울 수 있고, 대안으로서 거칠 수도 있다. 러프닝(roughening)은 단단한 브러시 또는 동등한 도구를 사용하여 알루미늄 또는 다른 금속을 브러싱하거나, 피팅(pitting), 그라인딩(grinding), 예를 들어, 3 차원 다이아몬드 형상 또는 다른 3 차원 형상으로의 임의의 패턴화, 또는 이들의 조합에 의해 제공될 수 있다.

도 1에 도시된 홈통(110)의 삼각형 단면이 바람직하지만, 상이한 형상의 홈통 또한 고려될 수 있다. 도 2a는 연결 레인(120)을 통해 연결된 실질적으로 직사각형, 정사각형 단면을 갖는 홈통(110)을 갖는 다른 히트싱크 패널(100)을 도시한다. 만곡 형상, 예컨대, 도 2b에 도시된 사다리꼴, 도 2c에 도시된 (반)원, 타원 형상 또는 사인파 형상을 갖는 상이한 형상의 홈통 또한 고려될 수 있다.

도 3은 히트 싱크 패널(100)의 다른 실시예를 도시한다. 홈통(110)의 제 1 벽(112)에는 제 1 절단 플랩(342)의 제 1 그룹(430)이 제공된다. 제 1 그룹(430) 옆에, 제 2 절단 플랩(352)의 제 2 그룹(350)이 제공된다. 이 실시예에서, 각 그룹은 4 개의 절단 플랩을 포함하지만, 2, 3, 5, 6, 7 또는 8과 같은 다른 숫자도 고려될 수 있다.

절단 플랩의 크기 및 홈통(110)의 길이에 따라, 두 그룹 세트는 홈통(110)의 길이를 따라 반복될 수 있다. 1 센티미터의 폭, 1 센티미터의 간격 및 대략 3 센티미터의 높이를 갖는 플랩이 바람직하다. 보다 바람직하게는, 플랩은 폭 10 밀리미터, 간격 8 밀리미터 및 높이 28 밀리미터이다. 그룹 간 거리는 대략 2 센티미터일 수 있고 바람직하게는 18 밀리미터이다.

제 1 절단 플랩(342)의 제 1 그룹(340)에서, 절단 플랩(342)은 직사각형 형상을 형성하는 인접한 3개의 절단부에 의해 형성된다. 직사각형 형태 중, 일측에는, 직사각형 플랩의 전체 길이를 따라 절단부가 제공되지 않는다. 이러한 방식으로, 절단 플랩(342)은 제 1 벽(112)에 연결된다. 도 3에 도시된 바와 같이, 제 1 절단 플랩(342)은 직사각형의 제 1 완전 비 절단면(344) 위에서 바깥쪽으로 접힌다. 접힘 각도는 30° 내지 60°, 바람직하게는 40° 내지 50°, 가장 바람직하게는 45°일 수 있다. 제 1 그룹(430)에서는, 제 1 완전 비 절단면(344)은 제 1 절단 플랩의 근위 단부에 제공되고, 제 2 그룹(350)에서는, 제 2 플랩(342)의 제 2 완전 비 절단면(354)은 제 2 절단 플랩(352)의 원위 단부에 제공된다. 또한, 제 2 절단 플랩(352)은 바깥쪽으로 접혀진다. 제 1 완전 비 절단면(344) 및 제 2 완전 비 절단면(354)은 홈통(110)의 길이에 실질적으로 수직으로 제공된다. 실질적으로 수직은 이 실시예에서 최대 5°, 바람직하게는 4° 이하의 편차를 갖는 완전 수직으로 이해되어야 한다. 대안으로서, 절단 플랩은 5°초과, 바람직하게는 10° 이하의 각도만큼 홈통(110)의 길이의 법선을 벗어나 제공된다. 다른 실시예에서, 절단 플랩의 완전 비 절단면은 절단 플랩의 원위 측 또는 근위 측에만 제공된다. 바람직하게는, 절단 플랩이 또한 홈통(110)의 제 2 벽(114)에 제공되고, 바람직하게는 홈통(110)의 제 1 벽(112)에 있는 절단 플랩의 반대쪽에 제공된다. 제 2 벽(114)의 절단 플랩은 바람직하게는 제 1 벽(112)의 완전 비 절단면과 동일한 면에 완전 비 절단면을 갖는다.

도 4는 히트 싱크 패널(100)의 또 다른 실시예를 도시한다. 홈통(110)은 실질적으로 삼각형의 단면을 갖는다. 제 1 벽(112) 및 바람직하게는 제 2 벽(114)에는, 수평 배향 절단 플랩(442)이 제공된다. 바람직하게는, 제 1 그룹(440)에서, 제 1 벽(112)에서 1, 2 또는 3 개의 절단 플랩이 서로 위에 제공된다. 도 4에 도시된 절단 플랩(442)은 홈통(110)의 바닥에 대해 근위 측에 제공된 완전 비 절단면(444)을 갖는다. 절단 플랩(442)은 완전 비 절단면(444) 위에서 바깥쪽으로 접혀진다. 다른 실시예에서, 완전 비 절단면(444)은 연결 레인(120)의 측면에서 홈통(110)의 바닥에 대해 원위 측에 제공된다. 도 4는 홈통(110)의 길이를 따라 수평 방향으로 절단된 플랩의 복수의 그룹을 도시한다. 상술된 실시예에서, 절단 플랩은 실질적으로 직사각형 형상을 갖는다. 이것이 바람직하지만, 절단 플랩은 또한 정사각형, 원형, 타원형, 사다리꼴, 삼각형 또는 다른 다각형 또는 곡선 형상을 가질 수도 있다. 이러한 모든 형상에 대해, 플랩은 적어도 홈통(110)의 벽에 연결되고 연결부 위에서 홈통으로부터 외측으로 접히는 것이 바람직하다.

도시된 실시예에서, 절단 플랩은 절단부의 제 1 단부로부터 절단부의 제 2 단부까지의 직선 위에서 곧게 접힌다. 다른 실시예에서, 플랩의 접힘은 직선 및 예리한 선 위에서 플랩을 접어 구성되는 것이 아니라, 절단부의 제 1 단부로부터 절단부의 제 2 단부까지의 선 위에서 플랩을 구부려 구성된다.

이 실시예에 대한 옵션으로서, 예를 들어, 실질적으로 직사각형으로 형성된 절단 플랩을 형성하는 절단부가 절단 플랩의 절반 이상을 커버할 필요는 없다. 도 5에 도시된 일 특정 실시예에서, 직사각형 플랩은 플랩(542)의 두 측면을 커버하는 절단부에 의해 형성된다. 그리고, 절단 플랩은, 예를 들어, 절단부의 제 1 단부로부터 절단부의 제 2 단부까지 플랩의 대각선을 따라 구부림 또는 접는 선(544) 위에서 접힌다. 이는 절단 플랩의 삼각형 부분이 바깥쪽으로, 또는 대안으로서 안쪽으로 접히게 만든다. 접는 선은 홈통의 바닥선(또는 삼각형의 상부 라인)에 대하여 바람직하게는 35° 내지 75°, 보다 바람직하게는 45° 내지 65°, 훨씬 더 바람직하게는 50° 내지 60°, 및 가장 바람직하게는 대략 55°의 각도를 갖는다.

플랩(542)은, 절단선의 절단 후에, 바람직하게는 35° 내지 55°, 보다 바람직하게는 40° 내지 50°, 가장 바람직하게는 45°의 각도로 접힌다. 일 실시예에서, 홈통(110)의 벽에 대한 플랩(542)의 각도는 히트 싱크 패널(100) 상에서 변한다. 패널의 중앙에서, 각도는 히트 싱크 패널(100)의 에지 부근보다 클 수 있다. 이는 히트 싱크 패널(100)의 중앙에서, 플랩(542)의 개구가 에지 부근보다 더 크거나 더 개방됨을 의미한다. 히트 싱크 패널(100)이 사용되는 경우, 그것에 광기전 패널이 장착된 상태에서, 지구 표면에 대한 일정 각도 아래에 배치되는 경우, 플랩(542)의 각도는 하부 에지보다 패널의 상부 에지에서 더 클 수 있다. 이 실시예는 또한 상기 및 하기에 개시된 히트 싱크의 실시예와 결합될 수 있다.

이 실시예에서, 제 1 절단선(546)은 바람직하게는 그리고 선택사항으로서 삼각형의 상부 부근에 그리고 삼각형의 피나클 라인(pinnacle line)(또는 홈통의 바닥)에 평행하게 제공되고, 그리고 제 1 절단선에 수직인 제 2 절단선(548)은 연결 레인(120)을 향한다. 이는 제 1 절단선(546)과 제 2 절단선(548)이 서로에 대해 실질적으로 직사각형이라는 것을 의미한다.

다른 실시예에서, 제 1 절단선과 제 2 절단선은 서로에 대해 정확히 직교하지 않고, 서로에 대해 90도보다 5%, 또는 심지어 10% 더 많거나 적은 각도 아래에서 실질적으로 직각이다. 또한, 절단선들 사이의 각도의 변동과 결합될 수 있는 다른 실시예에서, 제 1 절단선(546)은 삼각형의 상부와 실질적으로 평행할 수도 있고, 그렇지 않을 수도 있다. 이와 유사하게, 제 2 절단선(548)은 삼각형의 상부 라인(즉, 홈통의 바닥)에 실질적으로 수직일 수도 있고, 아닐 수도 있다. 이러한 방식으로, 플랩(542)의 각도 배향은 홈통(110)의 측면 상에서 변할 수 있다.

또 다른 실시예에서, 플랩(542)은 일정 각도로 연결되는 실질적으로 곧은 절단선인 제 1 절단선(546) 및 제 2 절단선(548)에 의해 형성되는 것이 아니라, 절단부의 제 1 단부가 절단부의 제 2 단부에 대해 일정 각도를 이루는 절단부에 의해 형성된다. 바람직하게는, 이러한 각도는 실질적으로 90도이다. 절단부는 매끄러운 방식으로 연결되거나 예각 또는 둔각으로 연결된 직선형, 만곡형 또는 다른 형상의 단면 중 적어도 하나를 포함하는 특정 궤적을 따를 수 있다.

다른 실시예에서, 이것은 또한 도 5를 논의하는 상기 다른 단락에서 설명된 실시예의 특성을 포함할 수 있고, 제 1 절단 단부 및 제 2 절단 단부는 홈통(110)의 바닥 라인과 일정 각도 아래에 있는 라인을 형성한다. 이 라인의 각도는 35° 내지 75°, 보다 바람직하게는 45° 내지 65°, 훨씬 더 바람직하게는 50° 내지 60°, 및 가장 바람직하게는 대략 55°이다. 다른 실시예에서, 45° 또는 50 ± 5°의 각도가 바람직하다.

플랩을 직선 상에서 접지 않고 구부림으로써 플랩을 접는 장점은, 특히 바로 위에서 논의된 특정 실시예와 함께, 보다 편리한 방식으로 히트 싱크 패널(100)이 적층될 수 있다는 것이다.

또한, 절단 플랩의 동일한 측면에 제공된 절단 플랩 그룹마다 절단 플랩과 벽 간의 연결이 이루어지는 것이 바람직하다. 이 그룹은 상기 논의된 바와 같이, 벽상의 모든 절단 플랩 또는 특정 수의 절단 플랩을 포함할 수 있다.

도 6은 광기전 패널(600)에 연결된 히트 싱크 패널(100)을 도시한다. 광기전 패널(600)은 제 1 전도성 유형의 반도체 재료 및 제 2 전도성 유형의 반도체 재료를 포함하는 활성층(604)을 포함하며, 두 유형의 재료 사이의 접합부는 수광된 태양 방사선을 전기로 변환하기 위해 활성층(604)의 넓은 영역에 걸쳐 제공된다. 활성층(604)의 상부에는, 적어도 일부 태양 방사선에 대해 실질적으로 투명한 보호층(602)이 제공된다. 이 보호층(602)은, 예를 들어, 강성을 제공하거나, 반사를 감소시키기 위해, 다른 목적을 위해, 또는 이들 목적의 조합을 위해 서브-층을 포함할 수 있다.

활성층(604) 아래에는 지지층(606)이 제공된다. 지지층(606)은 광기전 패널(600)에 어느 정도의 강성을 제공할 목적으로, 활성층(604)의 후면 또는 바닥면을 보호하기 위해, 활성층(604)으로부터 히트 싱크(100)로 열 에너지를 전도하기 위해, 다른 목적으로, 또는 이러한 목적의 조합을 위해 제공된다.

지지층은 특히 광기전 패널용으로 널리 사용되는 중합체 및 폴리올레핀을 포함할 수 있다. 다른 실시예에서, 지지층(606)은 열 전도성이 높은 재료, 및 바람직하게는 특히 알루미늄을 포함하는 금속층을 포함한다. 금속의 문제점은 활성층(604)의 충분한 전기적 절연을 제공하지 못할 수 있다는 것이다. 따라서, 지지층(606)은 전기 절연성 서브-층(608) 및 열적으로 고 전도성 서브-층(610)을 포함할 수 있다. 전기 절연성 서브-층(608)은 바람직하게는 적절한 열 전도성 특성을 갖지만, 활성층(604)을 히트 싱크(100) 및 고 전도성 서브-층(610)으로부터 격리시키기 위해 전기 절연 특성이 더욱 중요하다.

광기전 패널(600)의 후면에 제공된 고 전도성 서브-층(610)과 함께, 히트 싱크(100)의 홈통(110) 및 모든 면에서 고 전도성 재료를 갖는 고 전도성 서브-층(610)에 의해 채널이 형성된다. 이것은 광기전 패널(600)이 종래의 중합체 지지층(606)을 갖는 실시예와 비교하여 개선된 열 제거(열 에너지 제거)를 가능하게 한다.

히트 싱크 패널(100)은 지지층(606)의 바깥쪽에 연결된다. 연결은 접착제, 나사, 리벳, 못, 볼트, 스냅-핏 연결, 기타, 또는 이들의 조합에 의해 제공될 수 있다.

히트 싱크 패널(100)은 열 전도성 연결을 통해 광기전 패널(600)에 연결되는 것이 바람직하다. 이러한 연결은 히트 싱크 패널(100)과 광기전 패널(600) 사이에 직접 접촉을 제공하거나 그 사이에 전도성 재료를 제공함으로써 제공될 수 있다. 후자의 경우, 이러한 재료는 열 전도성 접착제 또는 도포 후 경화 및/또는 굳어질 수 있는 다른 바람직한 유체 재료일 수 있다.

도 6은 광기전 패널(600)의 후면의 실질적으로 전체 영역에 제공되는 히트 싱크(100)를 도시한다. 다른 실시예에서, 히트 싱크(100)는 광기전 패널의 후면의 일부에만 제공된다. 이러한 실시예에서, 지지층(606)의 후면의 상보적 영역(광기전 패널(600)의 후면)에 하나 이상의 히트 싱크(100)가 제공될 수 있다.

전술한 설명 및 지금까지 논의된 도면에서, 히트 싱크(100)는 히트 싱크(100)의 제 1 측면으로부터 히트 싱크(100)의 반대쪽 제 2 측면까지 이어지는 홈통(110)를 포함하는 것으로 논의되었다. 그리고, 지금까지 논의되고 도시된 모든 실시예에서, 홈통(110)는 이들이 디바우치(debouch)하는 측면에 실질적으로 수직으로 뻗은 것으로 도시되어 있다. 다른 실시예에서, 홈통은 디바우치하는 측면에 대하여 비스듬히 배치될 수 있다. 또한, 단부에서 단부까지 뻗는 것의 대안으로서, 홈통은 히트 싱크(100)의 일부 또는 광기전 패널(600)의 일부에만 걸쳐 제공될 수 있다. 도 7은 홈통이 단부에서 단부까지 뻗지 않은 일 실시예를 보여준다.

도 7은 제 1 서브-싱크(102) 및 제 2 서브-싱크(104)를 포함하는 복합 히트 싱크(100)를 도시한다. 제 1 서브-싱크(102)는 제 1 홈통(130)을 포함하고 제 2 서브-싱크(104)는 제 2 홈통(150)을 포함한다. 제 1 홈통(130) 사이에는 제 1 연결 레인(140)이 제공되고, 제 2 홈통(150) 사이에는 제 2 연결 레인(160)이 제공된다. 이 실시예에서, 레인은 두 서브-싱크 모두에 대해 홈통만큼 넓다. 제 1 서브-싱크(102)는 제 1 홈통이 제 2 연결 레인의 연장부에 제공되도록, 제 2 서브-싱크(104)에 대해 피치의 절반만큼 어긋나있다.

다른 실시예에서, 개별 히트 싱크의 홈통이 실질적으로 서로 연장되어 제공되는 복합 히트 싱크가 예상된다.

표준 광기전 패널은, 본 출원의 출원일에, 1 미터 × 1.6 미터의 치수를 갖는다. 홈통은 사용 중 광기전 패널(600)의 배향에 따라, 광기전 패널(600)의 길이 또는 폭 중 하나에 걸쳐 제공될 수 있다(도 6). 홈통(110)과 지지층(606) 사이에 제공된 채널은 열 에너지를 제거하기 위해 공기를 채널링하기 위한 굴뚝 효과를 제공하도록 의도된 것으로, 채널은 사용 중에 패널의 에지들이 실질적으로 동일한 높이를 갖는 것이 아니라, 패널의 하부 에지에서 패널의 상부 에지로 배향되는 것이 중요하다.

도 8a는 제 1 태양광 발전 설비(800)를 도시한다. 제 1 태양광 발전 설비(800)는 히트 싱크(100)를 갖는 광기전 패널(600)을 지지하기 위한 상부 지지 빔(822) 및 하부 지지 빔(824)을 포함하는 제 1 지지 프레임을 포함한다. 지지 빔은 수직 지지 폴(810)에 의해 지지된다. 광기전 패널(600)은 홈통(110)이 지지 빔에 대해 수직으로 위에서 아래로 뻗도록 지지 빔 상에 제공된다.

도 8b는 제 2 태양광 발전 설비(850)를 도시한다. 제 2 태양 광 발전 설비(850)는 히트 싱크(100)를 갖는 광기전 패널(600)을 지지하기 위한 좌측 지지 빔(872) 및 우측 지지 빔(874)을 포함하는 제 2 지지 프레임을 포함한다. 지지 빔은 수직 지지 폴(860)에 의해 지지된다. 광기전 패널(600)은 홈통(110)이 지지 빔에 대해 수직으로 위에서 아래로 뻗도록 지지 빔 상에 제공된다.

제 1 태양광 발전 설비(800)의 경우, 지지 빔은 홈통(110)에 의해 제공된 지지부에 대해 수직으로 광기전 패널(600)에 추가 지지를 제공한다. 이는 작동 시 2 개의 실질적으로 수직인 방향으로 강성이 제공됨을 의미한다.

제 2 태양 광 발전 설비(850)의 경우, 지지 빔은 홈통(110)에 의해 제공되는 지지부와 평행하게 광기전 패널(600)에 추가적인 지지를 제공한다. 이는 작동 시 2 개의 실질적으로 평행한 방향으로 강성이 제공되고, 홈통(110)에 대해 수직인 방향에 걸쳐 제한된 지지가 제공됨을 의미한다. 따라서, 광기전 패널(600) 및 히트 싱크(100)의 시스템에는 홈통(110)의 길이에 수직으로 연장되는 패널 지지 빔(880)이 제공된다. 패널 지지 빔(880)은 홈통(110) 및 광기전 패널의 후면에 의해 제공되는 채널을 방해하지 않는다. 패널 지지 빔(880)에는 홈통(110)이 끼워맞춤되는 오목부가 제공될 수 있다. 대안적으로서 또는 부가적으로, 패널 지지 빔은 히트 싱크로부터 홈통(110)의 말단을 넘어 연장되도록 홈통(110)의 상부에 제공된다.

복합 히트 싱크의 장점은 히트 싱크가 라미네이션 공정에 의해 광기 전 프로세스에 연결되는 것을 가능하게 한다는 점이다. 선택사항으로서, 히트 싱크를 포함하는 광기전 라미네이트는 하나의 단일 공정 단계에서 제조될 수 있다.

알루미늄(또는 다른 적합한 재료)의 열팽창 계수가 매우 상이하기 때문에, 열을 사용하는 라미네이션 공정에 의해 광기전 패널과 실질적으로 동일한 크기를 갖는 히트 싱크를 연결하면, 최종 제품이 휘게될 것이다. 광기전 패널과 실질적으로 동일한 크기를 갖는 하나의 큰 복합 히트 싱크로서 복수의 더 작은 히트 싱크들을 사용함으로써, 이 문제의 영향은 적어도 감소된다. 하나의 큰 히트 싱크가 바람직한 경우, 예를 들어, 전체 제품의 바람직한 강성의 관점에서, 히트 싱크는 열을 사용하지 않거나 라미네이션에 비해 감소된 열을 이용하는 접착 공정에서 광기전 패널에 연결된다. 일 실시예에서, 풀과 같은 접착제, 다른 접착제 또는 이들의 조합이 사용된다. 접착제는 바람직하게는 광기전 패널로부터 히트 싱크까지 효율적인 방식으로 열 에너지를 전도한다.

홈통과 연결 레인이 동일한 폭을 갖지 않는 다른 실시예가 예상될 수 있다. 그러나, 피치(하나의 홈통 및 하나의 연결 레인의 총 폭)는 실질적으로 동일한 폭을 갖는 것이 바람직하다.

상기 설명에서, 층, 영역 또는 기판과 같은 요소가 다른 요소의 "위" 또는 "상"인 것으로 언급될 때, 그 요소는 다른 요소 바로 위에 존재할 수도 있고, 또는 개재 요소가 존재할 수도 있음을 이해될 것이다. 또한, 상기 설명에서 주어진 값들은 예로서 주어진 것이며, 다른 값들이 가능하고 및/또는 다른 값을 얻기 위해 노력할 수 있음이 이해될 것이다.

또한, 본 발명은 본 명세서에 설명된 실시예에서 제공되는 것보다 적은 구성요소로 구현될 수 있는데, 이 때 하나의 구성요소는 복수의 기능을 수행한다. 본 발명은 도면에 도시된 것보다 많은 요소를 사용하여 구현될 수 있는데, 이 때 제공된 실시예의 하나의 구성요소에 의해 수행되는 기능은 복수의 구성요소에 걸쳐 분산된다.

도면은 비 제한적인 예로서 제공되는 본 발명의 실시예의 개략적인 표현일 뿐임을 이해해야 한다. 명확성 및 간결한 설명을 위해, 특징들은 동일하거나 개별적인 실시예의 일부로서 본 명세서에서 설명되지만, 본 발명의 범위는 설명된 특징들 전부 또는 일부의 조합을 갖는 실시예들을 포함할 수 있음이 이해될 것이다. '포함하는'이라는 단어는 청구항에 나열된 것 이외의 다른 특징 또는 단계의 존재를 배제하지 않는다. 또한, 단어 "하나" 및 "하나의"는 "오직 하나"로 제한되는 것으로 해석되지 않고, 대신 "적어도 하나"를 의미하는 것으로 사용되며, 복수를 배제하지는 않는다.

당업자는 본 명세서에 개시된 다양한 파라미터 및 그 값들이 수정될 수 있으며, 그리고 개시 및/또는 청구된 다양한 실시예들이 본 발명의 범위를 벗어나지 않고 결합될 수 있음을 쉽게 이해할 것이다.

청구항 내의 부재번호는 청구항의 범위를 제한하지 않으며, 단지 청구항의 가독성을 향상시키기 위해 삽입된 것임을 명기한다.

Claims (16)

1. 광기전 패널로부터 열 에너지를 받기 위한 히트 싱크 패널로서,
   상기 히트 싱크 패널은 성형된 금속 시트를 포함하고, 상기 금속 시트의 적어도 일부는 상기 광기전 패널에 부착될 때 상기 히트 싱크 패널과 상기 광기전 패널 사이의 채널을 형성하기 위한 실질적으로 평행한 홈통으로 성형되고,
   - 상기 홈통은 근위 홈통 단부로부터 원위 홈통 단부까지 이어지고, 상기 원위 단부 및 상기 근위 단부는 상기 채널을 통한 공기 흐름을 가능하게 하는 개구를 포함하고; 그리고
   - 상기 홈통의 측면들은 제 1 절단 단부에서 제 2 절단 단부까지 접는 선을 형성하는, 제 1 절단 단부 및 제 1 절단 단부를 갖는 라인 절단부에 의해 형성된 부분 절단 영역을 포함하는 것을 특징으로 하는 히트 싱크 패널.
   
2. 제 1 항에 있어서, 상기 접는 선은 상기 홈통에 대하여 비스듬히 제공되는 것을 특징으로 하는 히트 싱크 패널.
   
3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 절단 영역은 실질적으로 직사각형 또는 삼각형 형상을 갖는 것을 특징으로 하는 히트 싱크 패널.
   
4. 제 1 항 또는 제 1 항에 종속되는 부분에 대한 제 3 항에 있어서, 상기 접는 선은 상기 홈통에 실질적으로 수직인 것을 특징으로 하는 히트 싱크 패널.
   
5. 제 4 항에 있어서, 상기 절단 영역은
   - 상기 접는 선이 상기 홈통의 근위 측에 위치하고 상기 절단부가 원위 측에 위치하는 제 1 그룹; 및
   - 상기 접는 선이 상기 홈통의 원위 측에 위치하고 상기 절단부가 근위 측에 위치하는 제 2 그룹으로
   그룹화되는 것을 특징으로 하는 히트 싱크 패널.
   
6. 제 5 항에 있어서, 상기 제 1 그룹 및 상기 제 2 그룹은 상기 시트의 근위 측에서 상기 시트의 원위 측까지 띄엄띄엄 분포되는 것을 특징으로 하는 히트 싱크 패널.
   
7. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 홈통은 실질적으로 평행한 접힘에 의해 형성되는 것을 특징으로 하는 히트 싱크 패널.
   
8. 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 홈통은 경사진 면을 갖는 것을 특징으로 하는 히트 싱크 패널.
   
9. 제 1 항, 제 3 항, 및 제 5 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 접는 선은 상기 홈통과 실질적으로 평행한 것을 특징으로 하는 히트 싱크 패널.
   
10. 제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 절단 영역은 개구를 제공하기 위해 상기 홈통으로부터 바깥쪽으로 또는 안쪽으로 접히도록 배열된 것을 특징으로 하는 히트 싱크 패널.
    
11. 제 1 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 시트는 상기 홈통 사이에 실질적으로 편평한 영역을 포함하고, 상기 편평한 영역은 가상 평면에 위치하는 것을 특징으로 하는 히트 싱크 패널.
    
12. 제 1 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 홈통은 삼각형 형상인 것을 특징으로 하는 히트 싱크 패널.
    
13. 제 1 항 내지 제 12 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 금속은 알루미늄인 것을 특징으로 하는 히트 싱크 패널.
    
14. 제 1 항 내지 제 13 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 시트는 0.5 밀리미터 이하, 0.4 이하, 0.3 이하, 0.2 밀리미터 이하, 및 바람직하게는 0.1 밀리미터 이하 또는 0.3 ± 0.1 밀리미터의 두께를 갖는 것을 특징으로 하는 히트 싱크 패널.
    
15. 광기전 패널로서,
    - 수광된 태양 방사선의 적어도 일부를 전기 에너지로 변환하기 위한 활성층 및 상기 활성층을 지지하기 위해 제공된 지지층을 포함하는 광기전 라미네이트; 및
    - 상기 지지층 상에 제공된 제 1 항 내지 제 14 항 중 어느 한 항에 따른 히트 싱크를 포함하는 것을 특징으로 하는 광기전 패널.
    
16. 제 15 항에 있어서, 상기 지지층은 상기 히트 싱크와 열 전도성 접촉하는 열적으로 고 전도성 서브-층을 포함하는 것을 특징으로 하는 광기전 패널.

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