WO2016068367A1 - 베이스플레이트의 처짐을 방지할 수 있는 고집광형 태양전지모듈 - Google Patents

베이스플레이트의 처짐을 방지할 수 있는 고집광형 태양전지모듈 Download PDF

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WO2016068367A1
WO2016068367A1 PCT/KR2014/010403 KR2014010403W WO2016068367A1 WO 2016068367 A1 WO2016068367 A1 WO 2016068367A1 KR 2014010403 W KR2014010403 W KR 2014010403W WO 2016068367 A1 WO2016068367 A1 WO 2016068367A1
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WO
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solar cell
base plate
plate
pair
longitudinal direction
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Application number
PCT/KR2014/010403
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French (fr)
Inventor
김장균
고건웅
김성빈
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주식회사 애니캐스팅
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Publication date
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    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10F—INORGANIC SEMICONDUCTOR DEVICES SENSITIVE TO INFRARED RADIATION, LIGHT, ELECTROMAGNETIC RADIATION OF SHORTER WAVELENGTH OR CORPUSCULAR RADIATION
    • H10F10/00—Individual photovoltaic cells, e.g. solar cells
    • H10F10/10—Individual photovoltaic cells, e.g. solar cells having potential barriers
    • H10F10/14—Photovoltaic cells having only PN homojunction potential barriers
    • H10F10/142—Photovoltaic cells having only PN homojunction potential barriers comprising multiple PN homojunctions, e.g. tandem cells
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10F—INORGANIC SEMICONDUCTOR DEVICES SENSITIVE TO INFRARED RADIATION, LIGHT, ELECTROMAGNETIC RADIATION OF SHORTER WAVELENGTH OR CORPUSCULAR RADIATION
    • H10F19/00—Integrated devices, or assemblies of multiple devices, comprising at least one photovoltaic cell covered by group H10F10/00, e.g. photovoltaic modules
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy
    • Y02E10/544—Solar cells from Group III-V materials

Definitions

  • the present invention relates to a highly light-concentrating solar cell module capable of preventing the base plate from sagging.
  • PV photovoltaic
  • silicon solar cells are mainly used.
  • Multi-junction solar cells have higher energy conversion efficiencies compared to silicon solar cells. In general, multi-junction solar cells have more than 35% energy efficiency, while silicon solar cells are about 20% efficient. Has Particularly under concentration, some multi-junction solar cells now have energy efficiency of over 40%.
  • FIG. 1 is a perspective view showing a light collecting solar cell module according to the prior art
  • Figure 2 is a vertical sectional view of a light collecting solar cell module according to the prior art
  • Figure 3 is an exploded perspective view of a base plate and a vertical plate according to the prior art. .
  • the light collecting solar cell module 1 includes a vertical plate 2, a horizontal plate 3, a lens plate 4, a base plate 5, and a base plate 5.
  • the solar cell 6 is arranged in a plurality at predetermined intervals.
  • Vertical plate (2), horizontal plate (3), the base plate (5) is light and has its own rigidity, made of an aluminum material excellent in thermal conductivity, and is integrally manufactured by extrusion molding.
  • the base plate 5 is composed of a plurality of piece base plate (7), each of the plurality of piece base plate (7) has a predetermined width in the longitudinal direction, the length corresponding to the length of the horizontal plate (25). .
  • the plurality of pieces of base plate 7 are arranged in the longitudinal direction to be coupled to each other, screwed to the bottom of the vertical plate (2).
  • the light collecting solar cell module 1 has a problem in that the piece base plate 7, which is extruded from a material of aluminum, sags downward. Then, when the piece base plate 7 provided with the solar cell 6 sags downward, not only the structure of the module 1 is weakened, but also the focus between the lens plate 4 and the solar cell 6. As the distance is changed, a problem of inferior light collection efficiency occurs.
  • the present invention is to solve the above problems, and provides a high light-concentrating solar cell module that can prevent the sag of the base plate.
  • Highly concentrated solar cell module comprises a frame consisting of a side plate and a base plate; Is provided with a solar cell, the solar cell assembly coupled to the base plate; A lens plate provided on the frame to condense incident light to the solar cell; And a rigid member for preventing sag of the base plate.
  • the side plate is composed of a horizontal plate and a longitudinal plate formed longer than the horizontal plate
  • the base plate is arranged in the longitudinal direction and coupled to each of the plurality of pieces (piece) base screwed to the vertical plate
  • the rigid member may be provided in the horizontal direction in the lower portion of each of the plurality of piece base plate.
  • each of the plurality of piece base plates is provided with at least one pair of indentation ribs formed to extend in the horizontal direction so that the rigid member is press-fitted, the rigid member is the pair of indentation ribs It may be pressed into the piece base plate integrally provided.
  • the solar cell assembly the heat pipe made in a horizontal direction; A circuit board on which the solar cell is mounted and attached to the heat pipe; And a wire for allowing the plurality of solar cells to be energized with each other, wherein a pair of seating portion forming ribs protrudes in the horizontal direction so that a seating portion on which the heat pipe is seated is elongated in the horizontal direction on the base plate.
  • a heat dissipation rib may protrude from the bottom of the base plate.
  • an inner locking jaw for fixing the heat pipe seated on the seating portion may be formed on an inner side surface of the seating portion forming rib.
  • the solar cell assembly may further include a secondary lens provided on an upper portion of the heat pipe to cover the circuit board to condense the solar light collected by the lens plate to the solar cell.
  • the second lens may further include a fixed elastic member coupled to the pair of seating portion forming ribs while pressing the secondary lens.
  • high-concentration solar cell module piece base plate is a high-concentration solar cell module piece base plate is provided with a plurality of solar cell assembly is provided in the longitudinal direction, the fragment base plate of The upper part of the plurality of solar cell assembly is arranged in the longitudinal direction is provided with a pair of mounting portion forming ribs protruding in the longitudinal direction so that the seating portion is provided long in the longitudinal direction, the lower portion of the piece base plate and the heat dissipation ribs
  • the pair of press-fit ribs protrude in the longitudinal direction, and may include a rigid member integrally provided in a state of being pressed into the pair of press-fit ribs.
  • Highly concentrated solar cell module according to the present invention having the configuration as described above can prevent the base plate sag by the rigid member.
  • the highly light-converging solar cell module according to the present invention is because the rigid member is provided in each of the lower portion of the base plate lengthwise in the horizontal direction, the plurality of base plate is arranged in the vertical direction to sag the base plate coupled to the vertical plate Can be effectively prevented.
  • the high concentrating solar cell module according to the present invention is formed integrally in a state in which the rigid members are pressed into the press-fit ribs formed under each piece base plate, the rigid members are automatically assembled together when assembling a plurality of piece base plates. It is possible, and thus, the module may be provided with a rigid member for preventing sagging of the base plate without a separate process for assembling the rigid member.
  • the high-concentration solar cell module according to the present invention is attached to a heat pipe having a heat dissipation function on the circuit board on which the solar cell is mounted on the heat pipe having a heat dissipation function. Since the heat generated from the solar cell is effectively radiated to a large area by the heat pipe, the heat can be radiated to the outside more effectively by the base plate in sequence, thereby maximizing the heat radiating effect.
  • the high-concentration solar cell module according to the present invention does not need a separate configuration for protecting the solar cell and the circuit board because the secondary lens is provided to cover the circuit board, thereby simplifying the overall configuration. .
  • the high-concentration solar cell module according to the present invention is easy to fix the secondary lens because it further comprises a fixed elastic member for pressing the secondary lens by coupling to a pair of mounting portion forming rib formed on the base plate.
  • the heat pipe can be more firmly fixed together with the secondary lens, and the contact between the circuit board and the heat pipe and the contact between the heat pipe and the base plate can be more closely contacted by the crimping of the fixed elastic member. There is an effect that can be further improved.
  • FIG. 1 is a perspective view showing a light collecting solar cell module according to the prior art
  • FIG. 2 is a vertical cross-sectional view of a light collecting solar cell module according to the prior art
  • FIG. 3 is an exploded perspective view of a base plate and a vertical plate according to the prior art
  • FIG. 4 is a perspective view showing a high light collecting solar cell module according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 5 is a partial cross-sectional view taken along the line A-A of FIG. 4,
  • FIG. 6 is a partial cross-sectional view taken along the line B-B of FIG. 4,
  • FIG. 7 is a perspective view showing a solar cell assembly according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 8 is a view showing a state in which the solar cell assembly is coupled to the base plate
  • FIG. 10 is a view for explaining a preferred embodiment of the rigid member.
  • FIG. 4 is a perspective view illustrating a highly light collecting solar cell module according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 5 is a partial cross-sectional view taken along line AA of FIG. 4
  • FIG. 6 is a cutaway view taken along line BB of FIG. 4.
  • 7 is a sectional view showing a solar cell assembly according to an embodiment of the present invention
  • Figure 8 is a view showing a state in which the solar cell assembly is coupled to the base plate.
  • the highly light-concentrating solar cell module 10 is a rigid member which prevents sagging of the frame and the base plate 30 formed of the side plate and the base plate 30.
  • a solar cell 102 is provided and is coupled to the base plate 30, a solar cell assembly 100 coupled to the base plate 30, and is provided at an upper portion of the frame to collect incident sunlight into the solar cell 102.
  • the lens plate 20 is included.
  • the frame is elongated in the vertical direction (y), is provided to have rigidity (stiffness) by itself, and may be formed in the form of the upper side is formed of the side plate and the base plate (30).
  • the side plate may be composed of a horizontal plate 25 made short in the horizontal direction (x), and a vertical plate 50 made longer in the longitudinal direction (y) than the horizontal plate 25.
  • a plurality of heat dissipation ribs 51 may be formed in the vertical plate 50 to improve rigidity, and the heat dissipation ribs 51 may protrude on the outer surface of the vertical plate 50 to provide rigidity of the vertical plate 50. At the same time to increase the contact area with the outside to increase the heat generated in the closed frame inside the vertical plate 50 to smoothly conduct to the outside and discharged.
  • a coupling rib for screwing with the vertical plate 50 may be protruded, and this coupling rib may improve the rigidity of the horizontal plate 25 and at the same time the vertical plate Screwing with (50) can be made easy.
  • the vertical plate 50, the horizontal plate 25, and the base plate 30 constituting the frame are preferably made of aluminum, which is light and has excellent thermal conductivity, which has its own rigidity.
  • the frame, that is, the vertical plate 50, the horizontal plate 25, and the base plate 30 may be integrally manufactured by extrusion molding so as to have a structure having low stiffness.
  • Base plate 30 has a predetermined width in the longitudinal direction (y) and is arranged in the longitudinal direction (y) to combine and consists of a plurality of piece (base) base plate 40 each screwed to the vertical plate (50) Can be.
  • the rigid member 90 has a configuration in which the base plate 30 sags downward, and preferably has a transverse direction (x) at the bottom of each piece base plate 40 to effectively prevent the base plate 30 from sagging. (Or, the length of the piece base plate 40) may be provided long, more preferably, each piece base plate 40 in a press-fit state in the press-fit ribs 42 formed below the piece base plate 40 It may be formed integrally with). Detailed description thereof will be described later.
  • the lens plate 20 is configured to condense incident solar light to the solar cell 102 provided on the upper portion of the frame.
  • a plurality of pattern portions 22 may be provided, and the pattern portions 22 may be provided in the form of a Fresnel lens. That is, the lens plate 20 may be provided in a form in which a plurality of Fresnel lens patterns are formed on a plate.
  • the lens plate 20 may be made of one plate, but may be made of a plurality of piece lens plates arranged and coupled to an upper portion of the frame.
  • the solar cell assembly 100 is a configuration to maximize the heat dissipation effect and simplify assembly as a simple configuration, the heat pipe 110, the solar cell is made long in the longitudinal direction (or horizontal direction (x)) A circuit board 104 on which the 102 is mounted, and a wire 130 for allowing the solar cell 102 to conduct electricity with each other.
  • the solar cell 102 is a configuration for converting solar energy into electrical energy.
  • a high efficiency III-V compound semiconductor multi-junction solar cell may be used, and the circuit board 104 may be combined with other components.
  • the solar cell 11 may be a receiver or a carrier generally used in the art. That is, in the present invention, the circuit board 104 is a configuration in which the solar cell 102 is mounted, and the embodiment may be configured in various forms.
  • the circuit board 104 is directly attached to the heat pipe 110 by soldering or soldering. That is, the solar cell assembly 100 according to the present invention is directly attached to the circuit board 104 on which the solar cell 102 is mounted directly by soldering or the like directly on the heat pipe 110 which is elongated in the longitudinal direction having a heat dissipation function. Because it is coupled to the heat generated from the solar cell 102 can be more effectively radiated, and furthermore, the heat generated from the solar cell 102 is effectively transmitted along the longitudinal direction of the heat pipe 110 to be radiated to a large area do.
  • a circuit board 104 in which one solar cell 102 is mounted on one heat pipe 110 has a longitudinal direction of the heat pipe 110. It may be attached to be coupled to a plurality of arranged at a predetermined interval. However, the present invention is not limited thereto, and one circuit board 104 may be attached to one heat pipe 110.
  • a thermally conductive adhesive member sheet 140 made of a thermal interface material (TIM) may be interposed between the circuit board 104 and the heat pipe 110. Then, the heat generated from the solar cell 102 mounted on the circuit board 104 can be transferred to the heat pipe 110 more smoothly, thereby maximizing the heat dissipation effect.
  • TIM thermal interface material
  • the wire 130 is configured to connect a plurality of solar cells 102 spaced at predetermined intervals in series or in parallel so as to be energized with each other, and is preferably made of an uncoated ribbon wire 130. This eliminates the need for a separate wire cover, etc. to protect conventional coated wires from off-axix sunlight, thus simplifying the overall configuration and assembly.
  • the ribbon wire 130 includes a length portion 132, a pair of stepped portions 134 extending downward from both sides of the length portion 132, and a pair of flange portions 136 extending from the stepped passage 134. It can be made, including).
  • the pair of flange portions 136 are portions connected to the circuit board 104, and may be attached to the circuit board 104 by soldering or the like.
  • the pair of flange parts 136 may support the ribbon wire 130 after being attached and bonded. That is, the ribbon wire 130 has a structure fixed by itself as the pair of flange portions 136 are attached to each other by the soldering, welding, or the like to the circuit board 104 spaced apart from each other. Have.
  • the ribbon wire 130 may be fixed in a more stable state on its own, and is preferably made of a plate shape having a predetermined width as a whole to have sufficient current carrying capacity.
  • the ribbon wire 130 may maintain the length 132 spaced apart a predetermined distance from the bottom by the pair of flanges 136 and the pair of stepped portions 134, and thus, the length of the length 132 may be reduced. There is no need for a separate configuration for insulation, thus simplifying the overall configuration and assembly.
  • the solar cell assembly 100 is provided on the heat pipe 110 to cover the circuit board 104, the secondary lens 120 for condensing the sunlight collected from the lens plate 20 to the solar cell 102 ) May be further included.
  • the secondary lens 120 extends downward from the center of the cover portion 122 covering the circuit board 104 and the light incident to the center of the cover portion 122 by internal total reflection. And a lens unit 124 condensing into 102, and a predetermined space 126 may be formed inside the secondary lens 120.
  • the solar cell 102 and the circuit board 104 may be protected from the outside by the cover part 122 of the secondary lens 120. And a separate configuration for protecting the circuit board 104 is not required, and thus the overall configuration and assembly can be simplified.
  • the groove 114 is formed to be elongated in the longitudinal direction on the heat pipe 110 and the circuit board 104 is provided in the groove 114. Then, the secondary lens 120 may be easily provided on the circuit board 104.
  • FIG. 9 is an exploded perspective view of a solar cell assembly and a piece base plate.
  • a seating portion 33 on which the heat pipe 110 formed long in the length direction is seated is a horizontal direction x (or a length direction of the piece base plate 40). It is provided with a long, this seating portion 33 may be provided by a pair of seating portion forming ribs 32 protruding on the piece base plate 40 is formed long in the longitudinal direction. In addition, the lower portion of the base plate 40, the heat dissipation rib 31 may be formed protruding.
  • the highly-concentrated solar cell module 10 attaches and bonds the circuit board 104 on which the solar cell 102 is mounted directly on the heat pipe 110 which is elongated in the longitudinal direction having a heat dissipation function. Since the heat pipe 110 is coupled directly above the base plate 30 having the heat dissipation ribs 31 formed therein, heat generated from the solar cell 102 is effectively dissipated to a large area by the heat pipe 110. After the sequential base plate 30 can be more effectively radiated to the outside, thereby maximizing the radiating effect.
  • An inner locking jaw 34 may be formed on the inner surface of the seating forming rib 32 to fix the heat pipe 110 seated on the seating portion 33. Then, if the heat pipe 110 is forcibly fitted to the seating portion 33 or the heat pipe 110 is coupled to the seating portion 33 while the base plate 30 is slightly bent, the heat pipe 110 is formed on both sides.
  • the inner locking jaw 34 can be fixed in a locked state. Therefore, the module 10 according to the present invention can easily fix the solar cell assembly 100 to the base plate 30 without a separate screw coupling, so that the overall configuration and assembly can be simplified.
  • a thermally conductive adhesive member sheet 70 made of a thermal interface material (TIM) may be interposed between the seating portion 33 and the heat pipe 110. Then, the heat transferred to the heat pipe 110 can be more smoothly transferred to the base plate 30 to maximize the heat dissipation effect.
  • a thermally conductive adhesive member sheet 70 a low melting solder containing tin (Sn), indium (In), silver (Ag), copper (Cu), or the like may be used.
  • the present invention is not limited thereto.
  • the solar cell assembly 100 has a plurality of mounting parts 33 in the transverse direction (x) (or the longitudinal direction of the engraving base plate 40).
  • the plurality of solar cell assemblies 100 may be arrayed in such a way that the plurality of pieces of base plates 40 arrayed in the horizontal direction (X) in the vertical direction, so that the Tae-ang battery assembly 100 is generally in the horizontal direction ( x) and the plurality of solar cells 102 provided in the arrayed shape at a predetermined interval in the longitudinal direction (y), the solar cells assembly 100 provided in this way is energized with each other by the revolve wire 130 It becomes possible.
  • a heat dissipation rib 31 is formed at each lower portion of the base plate 40, and coupling ribs 35 are formed at both ends thereof to engage with adjacent pieces of base plate 40, and a vertical plate 50 is formed at the upper end thereof.
  • At least one screw coupling rib 36 and a pair of seating forming ribs 32 for screwing together may be formed.
  • an embodiment in which one pair of seating ribs 32 is formed on one piece base plate 40 is illustrated, but the present invention is not limited thereto, and a pair of seating ribs 32 is provided. Two or more may be formed, and thus, the solar cell assembly 100 arranged in the horizontal direction (x) may be arranged in the longitudinal direction (y) in one piece base plate 40.
  • each piece base plate 40 can be improved in rigidity by the heat dissipation rib 31, a pair of seating forming ribs 32, the coupling rib 35, the screw coupling rib 36, etc.
  • the area in contact with the outside is widened by the 31 to generate the inside of the sealed frame to smoothly discharge the heat transferred to the piece base plate 40 to the outside, and also coupled to the coupling rib 35 and screwed
  • the rib 36 may be easily assembled and assembled with the piece base plate 40 made of a thin plate.
  • the highly focused solar cell module 10 may further include a fixed elastic member 60 coupled to the pair of seating portion forming ribs 32 in a state in which the secondary lens 120 is compressed.
  • the heat pipe 110 When the fixed elastic member 60 compresses the secondary lens 120, at the same time, the heat pipe 110 is compressed, so that the secondary lens 120 is easily fixed to the base plate 30. In addition, the heat pipe 110 may be more firmly fixed together with the secondary lens 120. In addition, the contact of the circuit board 104 and the heat pipe 110 and the contact of the heat pipe 110 and the base plate 30 may be more closely contacted by the crimping of the fixed elastic member 60. It can be maximized.
  • FIG. 10 is a view for explaining a preferred embodiment of the rigid member.
  • the rigid member 90 has a transverse direction (x) (or a piece base plate 40 below each piece of base plate 40) to prevent each piece base plate 40 from sagging downward. It may be provided long in the longitudinal direction).
  • the high-capacity high-concentration solar cell module 10 is formed of a plurality of base plates 40 in which the base plate 40 is arranged in the longitudinal direction (y), the rigid member 90 is each piece Preferably, the base plate 40 is provided on each piece base plate 40 so as to prevent the base plate 40 from sagging downward.
  • each piece base plate 40 has both sides with the length of the transverse direction x (or the longitudinal direction of the piece base plate 40) longer than the length of the width of the longitudinal direction y. Because it is coupled to the vertical plate of the 50, when each piece base plate 40 sag downwards, it sags downward based on the vertical plate 50 on both sides, in this case of the piece base plate 40 Since the rotation moment (M) is generated in the vertical plate 50 due to deflection, the rigid member 90 is applied to the rotation moment (M) of the vertical plate 50 in order to effectively prevent the deflection of the engraving base plate 40.
  • the rigid member 90 is the rotational moment of the vertical plate (50) Sculpture by M)
  • the material of the piece base plate 40 that is, a material having a higher strength and lower elongation than extruded aluminum (eg, iron, steel, etc.).
  • the rigid member 90 is preferably provided integrally under each piece base plate 40.
  • Each of the plurality of piece base plate 40 is assembled to form an array in the vertical direction while screwing to the lower portion of the vertical plate 50, in this way the rigidity when assembling the plurality of piece base plate 40 and the vertical plate 50
  • the member 90 may be separately coupled to the lower portion of each piece base plate 40, if the rigid member 90 is integrally provided at the bottom of each piece base plate 40, the vertical plate 50 and There is no need to assemble the rigid member 90 separately during the assembly of the piece base plate, the overall assembly can be made simply.
  • a pair of press-fits are formed long in the horizontal direction (x) (or the longitudinal direction of the piece-base plate 40) so that the rigid member 90 is press-fitted under each piece base plate 40.
  • the rib 42 may protrude, and the rigid member 90 may be integrally provided with the piece base plate 40 while being pressed into the pair of press-fit ribs 42.
  • the pair of press-fit ribs 42 are provided with two pieces at predetermined intervals below the piece base plate 40, but the present invention is not limited thereto, and one or three or more, that is, provided with at least one Can be.
  • the rigid base 90 may be integrally provided with the piece base plate 40 as well as the piece base plate ( The stiffness of 40 can also be improved.
  • the present invention relates to a high-concentration type solar cell module which can not only prevent sagging of the base plate but also improve heat dissipation and assembly by a simple configuration, and the embodiment is changed to various forms. It will be possible. Therefore, the present invention is not limited to the embodiments disclosed in the present specification, and all forms changeable by those skilled in the art to which the present invention pertains will belong to the scope of the present invention.

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Abstract

본 발명은 베이스플레이트의 처짐을 방지할 수 있는 고집광형 태양전지모듈에 관한 것이다. 본 발명에 따른 고집광형 태양전지모듈은 측면플레이트와 베이스플레이트로 이루어지는 프레임; 태양전지가 구비되며, 상기 베이스플레이트에 결합되는 태양전지 어셈블리; 상기 프레임 상부에 구비되어 입사된 광을 상기 태양전지로 집광하는 렌즈플레이트; 및 상기 베이스플레이트의 처짐을 방지하는 강성부재;를 포함한다.

Description

베이스플레이트의 처짐을 방지할 수 있는 고집광형 태양전지모듈
본 발명은 베이스플레이트의 처짐을 방지할 수 있는 고집광형 태양전지모듈에 관한 것이다.
근래 태양광을 이용한 태양광 발전(Photovoltaic, PV) 장치가 많이 사용되어 지는데, 특히 실리콘 태양전지를 이용한 태양광 발전 장치가 주로 사용된다.
그러나 고효율 Ⅲ-Ⅴ 화합물 반도체 다중접합 태양전지(multi-junction solar cell)의 비약적인 발전으로 다중접합 태양전지에 저가의 집광장치를 사용하여 태양광을 집중시키는 방식의 집광형 태양광 발전(Concetrating Photovoltaic, CPV) 장치에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다.
다중접합 태양전지(multi-junction solar cell)는 실리콘 태양전지와 비교하여 높은 에너지 변환 효율을 가지는데, 일반적으로 다중접합 태양전지는 35%가 넘는 에너지 효율을 갖는 반면 실리콘 태양전지는 약 20% 효율을 갖는다. 특히 집광(concentration) 하에서, 현재 일부 다중접합 태양전지는 40%를 넘는 에너지 효율을 갖는다.
이러한 다중접합 태양전지를 이용한 집광형 태양전지모듈에 관한 대표적인 종래기술로는 본 출원인이 출원하여 공개된 한국공개특허공보 제10-2013-0134091호(2013.12.10.공개)에 "강성을 가지는 집광형 태양전지모듈 패널 및 이를 구비하는 집광형 태양광 발전 시스템"이 개시된다.
도 1은 종래기술에 따른 집광형 태양전지모듈을 나타내는 사시도이고, 도 2는 종래기술에 따른 집광형 태양전지모듈의 수직단면도이고, 도 3은 종래기술에 따른 베이스플레이트와 세로플레이트의 분해사시도이다.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 종래기술에 따른 집광형 태양전지모듈(1)은 세로플레이트(2), 가로플레이트(3), 렌즈플레이트(4), 베이스플레이트(5), 베이스플레이트(5)에 소정간격으로 복수개가 배열되는 태양전지(6)를 포함한다.
세로플레이트(2), 가로플레이트(3), 베이스플레이트(5)는 가벼우면서도 자체적인 강성을 가지며, 열전도율이 우수한 알루미늄 재질로 이루어지며, 압출성형에 의해 일체로 제조된다.
베이스플레이트(5)는 다수의 조각베이스플레이트(7)로 이루어지는데, 다수의 조각베이스플레이트(7) 각각은 세로방향으로 소정의 폭을 가지며, 가로플레이트(25)의 길이에 상응하는 길이로 이루어진다. 또한, 다수의 조각베이스플레이트(7)는 세로방향으로 배열되어 서로 결합하고, 세로플레이트(2) 하부에 나사결합된다.
그러나, 도 2에서 보이는 바와 같이, 종래기술에 따른 집광형 태양전지모듈(1)은 알루미늄의 재질로 압출 성형되는 조각베이스플레이트(7)가 하방으로 처지는 현상(8)이 발생하는 문제가 있다. 그리고, 이와 같이 태양전지(6)가 구비되는 조각베이스플레이트(7)가 하방으로 처지게 되면, 모듈(1)의 구조가 약해질 뿐만 아니라 렌즈플레이트(4)와 태양전지(6) 사이의 초점거리 등이 변하게 되어 집광효율이 떨어지는 문제가 발생한다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 베이스플레이트의 처짐을 방지할 수 있는 고집광형 태양전지모듈를 제공한다.
본 발명에 따른 고집광형 태양전지모듈은 측면플레이트와 베이스플레이트로 이루어지는 프레임; 태양전지가 구비되며, 상기 베이스플레이트에 결합되는 태양전지 어셈블리; 상기 프레임 상부에 구비되어 입사된 광을 상기 태양전지로 집광하는 렌즈플레이트; 및 상기 베이스플레이트의 처짐을 방지하는 강성부재;를 포함한다.
바람직하게, 상기 측면플레이트는 가로플레이트와, 상기 가로플레이트보다 길게 형성되는 세로플레이트로 이루어지고, 상기 베이스플레이트는 세로방향으로 배열되어 결합하며 상기 세로플레이트에 각각 나사 결합하는 다수의 조각(piece)베이스플레이트로 이루어지고, 상기 강성부재는 상기 다수의 조각베이스플레이트 각각의 하부에 가로방향으로 길게 구비될 수 있다.
더 바람직하게, 상기 다수의 조각베이스플레이트 각각의 하부에는 상기 강성부재가 압입되어 억지끼움되도록 가로방향으로 길게 형성되는 한 쌍의 압입리브가 적어도 하나 이상 구비되고, 상기 강성부재는 상기 한 쌍의 압입리브에 압입되어 상기 조각베이스플레이트에 일체로 구비될 수 있다.
또한, 상기 태양전지 어셈블리는, 가로방향으로 길게 이루어지는 히트파이프; 상기 태양전지가 장착되고, 상기 히트파이프에 부착되는 회로기판; 및 상기 복수개의 태양전지가 서로 통전되도록 하는 와이어;를 포함하고, 상기 베이스플레이트 상부에는 상기 히트파이프가 안착하는 안착부가 가로방향으로 길게 구비되도록 한 쌍의 안착부형성리브가 가로방향으로 길게 돌출형성되고, 상기 베이스플레이트 하부에는 방열리브가 돌출형성될 수 있다.
또한, 상기 안착부형성리브의 내측면에는 상기 안착부에 안착된 히트파이프를 고정하는 내측걸림턱이 형성될 수 있다.
또한, 상기 태양전지 어셈블리는 상기 회로기판을 덮도록 상기 히트파이프 상부에 구비되어 상기 렌즈플레이트에서 집광된 태양광을 상기 태양전지로 집광하는 2차렌즈를 더 포함하고, 상기 고집광형 태양전지모듈은 상기 2차렌즈를 압착하는 상태로 상기 한 쌍의 안착부형성리브에 결합하는 고정탄성부재를 더 포함할 수 있다.
한편, 본 발명에 따른 고집광형 태양전지모듈용 조각베이스플레이트는 태양전지가 구비되는 태양전지 어셈블리가 길이방향으로 복수개 배열되어 구비되는 고집광형 태양전지모듈용 조각베이스플레이트에 있어서, 상기 조각베이스플레이트의 상부에는 상기 복수개의 태양전지 어셈블리가 길이방향으로 배열되어 안착하는 안착부가 길이방향으로 길게 구비되도록 한 쌍의 안착부형성리브가 길이방향으로 길게 돌출형성되고, 상기 조각베이스플레이트의 하부에는 방열리브와 한 쌍의 압입리브가 길이방향으로 길게 돌출형성되고, 상기 한 쌍의 압입리브에 압입된 상태로 일체로 구비되는 강성부재를 포함할 수 있다.
상기와 같은 구성으로 이루어지는 본 발명에 따른 고집광형 태양전지모듈은 강성부재에 의해서 베이스플레이트의 처짐을 방지할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 고집광형 태양전지모듈은 강성부재가 조각베이스플레이트 각각의 하부에 가로방향으로 길게 구비되기 때문에 다수의 조각베이스플레이트가 세로방향으로 배열되어 세로플레이트에 결합하는 베이스플레이트의 처짐을 효과적으로 방지할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 고집광형 태양전지모듈은 강성부재가 각각의 조각베이스플레이트 하부에 형성된 압입리브에 압입된 상태로 일체로 형성되기 때문에 다수의 조각베이스플레이트 조립시 강성부재도 함께 자동으로 조립이 가능하며, 따라서 강성부재를 조립하기 위한 별도의 공정 없이도 베이스플레이트의 처짐을 방지하기 위한 강성부재를 모듈에 구비시킬 수 있다.
또한, 본 발명에 다른 고집광형 태양전지모듈은 태양전지가 장착된 회로기판을 자체로 방열기능을 가지는 길이방향으로 길게 이루어지는 히트파이프 바로 위에 부착결합시키고 이러한 히트파이프를 하부에 방열리브가 형성된 베이스플레이트 바로 위에 결합시키기 때문에 태양전지에서 발생하는 열은 히트파이프에 의해 넓은 영역으로 효과적으로 방열된 후 순차적으로 베이스플레이트에 의해 외부로 보다 효과적으로 방열될 수 있으며 따라서 방열효과를 극대화시킬 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명에 따른 고집광형 태양전지모듈은 2차렌즈가 회로기판을 덮도록 구비되기 때문에 태양전지와 회로기판을 보호하기 위한 별도의 구성이 필요없으며 따라서 전체적인 구성을 간단히 할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명에 따른 고집광형 태양전지모듈은 베이스플레이트에 형성된 한 쌍의 안착부형성리브에 결합하여 2차렌즈를 압착하는 고정탄성부재를 더 포함하기 때문에 2차렌즈를 고정시키기가 용이할 뿐만 아니라 2차렌즈와 함께 히트파이프도 보다 견고하게 고정할 수 있으며, 또한 고정탄성부재의 압착에 의해 회로기판과 히트파이프의 접촉 및 히트파이프와 베이스플레이트의 접촉이 보다 밀착될 수 있어서 그에 따라 방열효과가 더욱 향상될 수 있는 효과가 있다.
본 발명에 따른 효과들은 이상에서 언급된 효과들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 청구범위와 상세한 설명의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 종래기술에 따른 집광형 태양전지모듈을 나타내는 사시도이고,
도 2는 종래기술에 따른 집광형 태양전지모듈의 수직단면도이고,
도 3은 종래기술에 따른 베이스플레이트와 세로플레이트의 분해사시도이고,
도 4는 본 발명의 일실시 예에 따른 고집광형 태양전지모듈을 나타내는 사시도이고,
도 5는 도 4의 A-A 선을 따라 절개한 부분 단면도이고,
도 6은 도 4의 B-B 선을 따라 절개한 부분 단면도이고,
도 7은 본 발명의 일실시 예에 따른 태양전지 어셈블리를 나타내는 사시도이고,
도 8은 태양전지 어셈블리가 베이스플레이트에 결합된 상태를 나타내는 도면이고,
도 9는 태양전지 어셈블리와 베이스플레이트의 분해사시도이고,
도 10은 강성부재의 바람직한 실시 예를 설명하기 위한 도면이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 실시 예들을 상세히 설명한다.
본 발명이 여러 가지 수정 및 변형을 허용하면서도, 그 특정 실시 예들이 도면들로 예시되어 나타내어지며, 이하에서 상세히 설명될 것이다. 그러나 본 발명을 개시된 특별한 형태로 한정하려는 의도는 아니며, 오히려 본 발명은 청구항들에 의해 정의된 본 발명의 사상과 합치되는 모든 수정, 균등 및 대용을 포함한다.
또한, 첨부 도면에서 두께 및 크기는 명세서의 명확성을 위해 과장되어진 것이며, 따라서 본 발명은 첨부도면에 도시된 상대적인 크기나 두께에 의해 제한되지 않는다.
한편, 본 명세서에서 '세로방향' 및 '가로방향'과 같은 상대적인 용어는 도면에 도시된 방향을 기준으로 구성들간의 관계를 설명하기 위하여 사용될 수 있으며, 본 발명은 그러한 용어에 의해 한정되지 않는다.
도 4는 본 발명의 일실시 예에 따른 고집광형 태양전지모듈을 나타내는 사시도이고, 도 5는 도 4의 A-A 선을 따라 절개한 부분단면도이고, 도 6은 도 4의 B-B 선을 따라 절개한 부분단면도이고, 도 7은 본 발명의 일실시 예에 따른 태양전지 어셈블리를 나타내는 사시도이고, 도 8은 태양전지 어셈블리가 베이스플레이트에 결합된 상태를 나타내는 도면이다.
도 4 내지 도 8을 참조하면, 본 발명의 일실시 예에 따른 고집광형 태양전지모듈(10)은 측면플레이트와 베이스플레이트(30)로 이루어지는 프레임, 베이스플레이트(30)의 처짐을 방지하는 강성부재(90), 태양전지(102)가 구비되며 베이스플레이트(30)에 결합되는 태양전지 어셈블리(solar cell assembly)(100), 프레임 상부에 구비되어 입사된 태양광을 태양전지(102)로 집광하는 렌즈플레이트(20)를 포함한다.
프레임은 세로방향(y)으로 길게 이루어지며, 자체로 강성(stiffness)을 가지도록 구비되며, 측면플레이트와 베이스플레이트(30)로 이루어져 상방이 개구된 형태로 이루어질 수 있다.
측면플레이트는 가로방향(x)으로 짧게 이루어지는 가로플레이트(25)와, 세로방향(y)으로 가로플레이트(25)보다 길게 이루어지는 세로플레이트(50)로 이루어질 수 있다.
세로플레이트(50)에는 강성을 향상시키기 위한 다수의 방열리브(51)가 형성될 수 있으며, 방열리브(51)는 세로플레이트(50)의 외측면에 돌출형성되어 세로플레이트(50)의 강성을 향상시킴과 동시에 외부와 접촉면적을 증가시켜 밀폐된 프레임 내부에서 발생하여 세로플레이트(50)로 전달된 열을 원활하게 외부로 전도시켜 배출시킨다.
가로플레이트(25)의 내측면 또는 외측면에는 세로플레이트(50)와 나사결합하기 위한 결합리브가 돌출형성될 수 있으며, 이러한 결합리브는 가로플레이트(25)의 강성을 향상시킬 수 있음과 동시에 세로플레이트(50)와의 나사결합을 용이하게 할 수 있다.
프레임을 이루는 세로플레이트(50), 가로플레이트(25) 및 베이스플레이트(30)는 가벼우면서도 자체적인 강성을 가지는 열전도율이 우수한 알루미늄 재질로 이루어지는 것이 바람직하며, 또한 전체적인 제조 및 조립이 쉽게 이루어질 수 있으며 자체로 강성(stiffness)을 가지는 구조를 가질 수 있도록 프레임 즉, 세로플레이트(50), 가로플레이트(25) 및 베이스플레이트(30)는 압출성형으로 일체로 제조됨이 바람직하다.
베이스플레이트(30)는 세로방향(y)으로 소정의 폭을 가지며 세로방향(y)으로 배열되어 결합하며 세로플레이트(50)에 각각 나사 결합하는 다수의 조각(piece)베이스플레이트(40)로 이루어질 수 있다.
강성부재(90)는 베이스플레이트(30)가 하방으로 처지는 구성으로서, 바람직하게는 베이스플레이트(30)가 처지는 것을 효과적으로 방지하기 위하여 각각의 조각베이스플레이트(40) 각각의 하부에 가로방향(x)(또는, 조각베이스플레이트(40)의 길이방향)으로 길게 구비될 수 있으며, 더 바람직하게는 조각베이스플레이트(40) 하부에 형성된 압입리브(42)에 압입된 상태로 각각의 조각베이스플레이트(40)에 일체로 형성될 수 있다. 이에 대한 상세한 설명은 후술한다.
렌즈플레이트(20)는 프레임 상부에 구비되어 입사된 태양광을 태양전지(102)로 집광시키기 위한 구성으로서, 렌즈플레이트(20)에는 입사된 태양광을 다수의 태양전지(102) 각각으로 집광하는 다수의 패턴부(22)가 구비될 수 있으며, 패턴부(22)는 프레넬 렌즈와 같은 형태로 구비될 수 있다. 즉, 렌즈플레이트(20)는 플레이트(plate)에 다수의 프레넬(Fresnel) 렌즈 패턴이 형성된 형태로 구비될 수 있다. 또한, 렌즈플레이트(20)는 하나의 플레이트로 이루어질 수도 있지만, 프레임 상부에 배열되어 결합하는 다수의 조각(piece)렌즈플레이트로 이루어질 수도 있다.
태양전지 어셈블리(100)는 간단한 구성으로 방열효과를 극대화함과 동시에 조립성을 간단히할 수 있도록 한 구성으로서, 길이방향으로(또는 가로방향(x))으로 길게 이루어지는 히트파이프(110), 태양전지(102)가 장착된 회로기판(104), 태양전지(102)가 서로 통전되도록 하는 와이어(130)를 포함한다.
태양전지(102)는 태양에너지를 전기에너지로 변환하는 구성으로서, 고효율 Ⅲ-Ⅴ 화합물 반도체 다중접합 태양전지(multi-junction solar cell)가 사용될 수 있으며, 회로기판(104)은 다른 부품들과 함께 태양전지(11)가 장착되는 구성으로서, 본 발명이 속하는 기술분야에서 일반적으로 사용하는 리시버(receiver) 또는 캐리어(carrier)일 수 있다. 즉, 본 발명에 있어서 회로기판(104)는 태양전지(102)가 장착되는 구성으로서, 그 실시형태는 다양한 형태로 구성될 수 있다.
회로기판(104)은 히트파이프(110) 위에 납땜 또는 솔더링(soldering) 등에 의해 직접 부착결합된다. 즉, 본 발명에 따른 태양전지 어셈블리(100)는 태양전지(102)가 장착된 회로기판(104)이 자체로 방열기능을 가지는 길이방향으로 길게 이루어지는 히트파이프(110) 바로 위에 솔더링 등에 의해 직접 부착결합되기 때문에 태양전지(102)에서 발생하는 열을 보다 효과적으로 방열시킬 수 있으며, 나아가 태양전지(102)에서 발생한 열은 히트파이프(110)의 길이방향을 따라 효과적으로 전달되어 넓은 영역으로 방열될 수 있게 된다.
도 7에서 보이는 바와 같이, 본 발명에 따른 태양전지 어셈블리(100)는 하나의 히트파이프(110) 위에 하나의 태양전지(102)가 장착된 회로기판(104)이 히트파이프(110)의 길이방향으로 소정간격으로 복수개 배열되도록 부착결합될 수 있다. 그러나, 본 발명은 그에 한정하는 것은 아니며 하나의 히트파이프(110)에 하나의 회로기판(104)이 부착결합될 수도 있다.
또한, 회로기판(104)과 히트파이프(110) 사이에는 TIM(Thermal Interface Material) 소재로 이루어지는 열전도성 밀착부재 시트(140)가 개재될 수 있다. 그러면 회로기판(104)에 장착된 태양전지(102)에서 발생한 열은 더욱 원활하게 히트파이프(110)로 전달될 수 있어서 방열효과를 극대화시킬 수 있게 된다.
와이어(130)는 소정간격으로 이격된 복수의 태양전지(102)들을 직렬 또는 병렬로 연결하여 서로 통전되도록 하는 구성으로서, 피복되지 않은 리본 와이어(130)로 이루어짐이 바람직하다. 그러면 오프-액시스(off-axix)된 태양광으로부터 종래의 피복된 와이어를 보호하기 위한 별도의 와이어커버 등의 구성이 필요없으며 따라서 그만큼 전체적인 구성과 조립을 간단히 할 수 있게 된다.
리본 와이어(130)는 길이부(132)와, 길이부(132)의 양측에서 하방으로 연장되는 한 쌍의 단차부(134)와, 단차로(134)로부터 연장되는 한 쌍의 플랜지부(136)를 포함하여 이루어질 수 있다.
한 쌍의 플랜지부(136)는 회로기판(104)에 연결되는 부위로서, 회로기판(104)과 납땜 등에 의해서 부착결합될 수 있으며, 부착결합된 이후에는 리본 와이어(130)를 지지한다. 즉, 리본 와이어(130)는 한 쌍의 플랜지부(136)가 서로 인접하여 이격된 회로기판(104)에 각각 납땜(soldering), 용접(welding) 등에 의해 부착결합됨에 따라 자체적으로 고정된 구조를 가지게 된다. 리본 와이어(130)는 자체적으로 더욱 안정된 상태로 고정될 수 있고, 충분한 통전능력을 갖도록 전체적으로 소정의 폭을 가지는 플레이트 형태로 이루어짐이 바람직하다.
리본 와이어(130)는 한 쌍의 플랜지(136)와 한 쌍의 단차부(134)에 의해서 길이부(132)가 바닥으로부터 상방으로 소정거리 이격된 상태를 유지할 수 있으므로, 길이부(132)의 절연을 위한 별도의 구성이 필요없으며 따라서 그만큼 전체적인 구성과 조립을 간단히 할 수 있다.
또한, 태양전지 어셈블리(100)는 회로기판(104)을 덮도록 히트파이프(110) 상부에 구비되어 렌즈플레이트(20)에서 집광된 태양광을 태양전지(102)로 집광하는 2차렌즈(120)를 더 포함할 수 있다.
2차렌즈(120)는 회로기판(104)을 덮는 커버부(122)와, 커버부(122) 중심부로부터 하방으로 연장되어 커버부(122) 중심부로 입사된 광을 내부전반사에 의해 태양전지(102)로 집광하는 렌즈부(124)를 포함하며, 2차렌즈(120)의 내부에는 소정의 공간(126)이 형성될 수 있다.
따라서 본 발명에 따른 태양전지 어셈블리(100)는 2차렌즈(120)의 커버부(122)에 의해 태양전지(102)와 회로기판(104)이 외부로부터 보호될 수 있기 때문에 태양전지(102)와 회로기판(104)을 보호하기 위한 별도의 구성이 필요없으며 따라서 그만큼 전체적인 구성과 조립을 간단히 할 수 있게 된다.
히트파이프(110) 상부에는 길이방향으로 길게 형성되는 홈(114)이 구비되고, 회로기판(104)은 홈(114)에 구비됨이 바람직하다. 그러면 2차렌즈(120)를 회로기판(104) 상부에 구비시키기가 용이해질 수 있다.
도 9는 태양전지 어셈블리와 조각베이스플레이트의 분해 사시도이다.
도 9를 참조하면, 조각베이스플레이트(40)에는 길이방향으로 길게 이루어지는 히트파이프(110)가 안착하는 안착부(33)가 가로방향(x)(또는, 조각베이스플레이트(40)의 길이방향)으로 길게 구비되는데, 이러한 안착부(33)는 조각베이스플레이트(40) 상부에 돌출형성되는 한 쌍의 안착부형성리브(32)가 길이방향으로 길게 형성됨으로써 구비될 수 있다. 또한 조각베이스플레이트(40)의 하부에는 방열리브(31)가 돌출형성될 수 있다.
따라서 본 발명에 따른 고집광형 태양전지모듈(10)은 태양전지(102)가 장착된 회로기판(104)을 자체로 방열기능을 가지는 길이방향으로 길게 이루어지는 히트파이프(110) 바로 위에 부착결합시키고, 이러한 히트파이프(110)를 하부에 방열리브(31)가 형성된 베이스플레이트(30) 바로 위에 결합시키기 때문에, 태양전지(102)에서 발생하는 열은 히트파이프(110)에 의해 넓은 영역으로 효과적으로 방열된 후 순차적으로 베이스플레이트(30)에 의해 외부로 보다 효과적으로 방열될 수 있으며 따라서 방열효과를 극대화시킬 수 있게 된다.
안착부형성리브(32)의 내측면에는 안착부(33)에 안착된 히트파이프(110)를 고정하는 내측걸림턱(34)이 형성될 수 있다. 그러면 히트파이프(110)를 안착부(33)에 억지끼움시키거나 또는 베이스플레이트(30)를 살짝 구부린 상태에서 히트파이프(110)를 안착부(33)에 결합시키면, 히트파이프(110)는 양측이 내측걸림턱(34)에 걸림된 상태로 고정될 수 있다. 따라서 본 발명에 따른 모듈(10)은 태양전지 어셈블리(100)를 별도의 나사결합 없이도 쉽게 베이스플레이트(30)에 결합 고정시킬 수 있어서 전체적인 구성과 조립을 간단히 할 수 있게 된다.
안착부(33)와 히트파이프(110) 사이에는 TIM(Thermal Interface Material) 소재로 이루어지는 열전도성 밀착부재 시트(70)가 개재될 수 있다. 그러면 히트파이프(110)로 전달된 열은 더욱 원활하게 베이스플레이트(30)로 전달될 수 있어서 방열효과를 극대화시킬 수 있게 된다. 여기서 열전도성 밀착부재 시트(70)로는 주석(Sn), 인듐(In), 은(Ag), 동(Cu) 등이 함유된 저융점 솔더(Solder)가 사용될 수 있다. 그러나 본 발명은 그에 한정하는 것은 아니다.
또한, 도 7에서 보이는 바와 같이, 태양전지 어셈블리(100)는 조각베이스플레이트(40)의 안착부(33)에 가로방향(x)(또는, 조각베이스플레이트(40)의 길이방향)으로 복수개가 어레이될 수 있으며, 이와 같이 복수개의 태양전지 어셈블리(100)가 가로방향(X)으로 어레이된 다수의 조각베이스플레이트(40)를 세로방향으로 결합시킴으로써, 전체적으로 태앙전지 어셈블리(100)는 가로방향(x)과 세로방향(y)으로 소정간격으로 어레이된 형태로 결합하게 되며, 이와 같이 배열되는 태양전지 어셈블리(100)에 구비되는 복수의 태양전지(102)들은 리번 와이어(130)에 의해 서로 통전될 수 있게 된다.
또한 각각의 조각베이스플레이트(40) 하부에는 방열리브(31)가 형성되고, 양끝 단부에는 인접하는 조각베이스플레이트(40)와 결합하는 결합리브(35)가 형성되고, 상부에는 세로플레이트(50)와 나사결합하기 위한 나사결합리브(36)와 한 쌍의 안착부형성리브(32)가 적어도 하나 이상 형성될 수 있다. 도면에는 하나의 조각베이스플레이트(40) 상부에 한 쌍의 안착부형성리브(32)가 하나 형성된 실시 예가 도시되지만, 본 발명은 그에 한정하는 것은 아니며, 한 쌍의 안착부형성리브(32)가 두 개 이상 형성될 수 있으며, 따라서 하나의 조각베이스플레이트(40)에는 가로방향(x)으로 배열되는 태양전지 어셈블리(100)가 세로방향(y)으로도 배열될 수 있다.
따라서 각각의 조각베이스플레이트(40)는 방열리브(31), 한 쌍의 안착부형성리브(32), 결합리브(35), 나사결합리브(36) 등에 의해 강성이 향상될 수 있으며, 방열리브(31)에 의해 외부와 접촉하는 면적이 넓어지게 되어 밀폐된 프레임 내부에서 발생하여 조각베이스플레이트(40)로 전달된 열을 원활하게 외부로 배출시킬 수 있으며, 또한 결합리브(35)와 나사결합리브(36)에 의해 얇은 판재로 이루어지는 조각베이스플레이트(40)의 결합 및 조립이 쉽게 이루어질 수 있다.
본 발명에 따른 고집광형 태양전지모듈(10)은 2차렌즈(120)를 압착하는 상태로 한 쌍의 안착부형성리브(32)에 결합하는 고정탄성부재(60)를 더 포함할 수 있다.
고정탄성부재(60)가 2차렌즈(120)을 압착하게 되면, 그와 동시에 히트파이프(110)를 압착하게 되므로, 2차렌즈(120)를 베이스플레이트(30)에 고정시키기가 용이할 뿐만 아니라 2차렌즈(120)와 함께 히트파이프(110)도 보다 견고하게 고정할 수 있게 된다. 또한 고정탄성부재(60)의 압착에 의해 회로기판(104)과 히트파이프(110)의 접촉 및 히트파이프(110)와 베이스플레이트(30)의 접촉이 보다 밀착될 수 있어서 그에 따라 방열효과가 더욱 극대화시킬 수 있게 된다.
이하, 본 발명에 따른 강성부재(90)의 바람직한 실시 예에 대하여 상세히 설명한다.
도 10은 강성부재의 바람직한 실시 예를 설명하기 위한 도면이다.
도 10에서 보이는 바와 같이, 강성부재(90)는 조각베이스플레이트(40) 각각이 하방으로 처지는 것을 방지하도록 조각베이스플레이트(40) 각각의 하부에 가로방향(x)(또는, 조각베이스플레이트(40)의 길이방향)으로 길게 구비될 수 있다.
본 발명에 따른 대용량 고집광형 태양전지모듈(10)은 베이스플레이트(40)가 세로방향(y)으로 배열되는 다수의 조각베이스플레이트(40)로 이루어지기 때문에, 강성부재(90)는 각각의 조각베이스플레이트(40)가 하방으로 처지는 것을 방지하도록 각각의 조각베이스플레이트(40)에 구비되는 것이 바람직하다.
또한, 각각의 조각베이스플레이트(40)는 가로방향(x)(또는, 조각베이스플레이트(40)의 길이방향)의 길이가 세로방향(y)의 폭의 길이보다 더 긴 길이를 가진 상태로 양측의 세로플레이트(50)에 결합하기 때문에, 각각의 조각베이스플레이트(40)가 하방으로 처지는 경우에는 양측의 세로플레이트(50)를 기준으로 하방으로 처지게 되고, 이 경우 조각베이스플레이트(40)의 처짐에 의해 세로플레이트(50)에서는 회전모멘트(M)가 발생하게 되므로, 강성부재(90)가 조각베이스플레이트(40)의 처짐을 효과적으로 방지하기 위해서는 세로플레이트(50)의 회전모멘트(M)에 의한 조각베이스플레이트(40)의 압축력을 상쇄하도록 조각베이스플레이트(40) 하부에 가로방향(x)으로 길게 구비됨이 바람직하며, 이를 위해 강성부재(90)는 세로플레이트(50)의 회전모멘트(M)에 의한 조각베이스플레이트(40)의 압축력을 상쇄할 수 있도록 조각베이스플레이트(40)의 소재 즉, 알루미늄 압출재보다 강도가 크고 연신률이 낮은 소재(ex. 철, 강철 등) 이루어지는 것이 바람직하다.
또한, 강성부재(90)는 각각의 조각베이스플레이트(40) 하부에 일체로 구비됨이 바람직하다. 다수의 조각베이스플레이트(40) 각각은 세로플레이트(50)의 하부에 나사 결합하면서 세로방향으로 어레이를 이루도록 조립되는데, 이와 같이 다수의 조각베이스플레이트(40)와 세로플레이트(50)의 조립시 강성부재(90)를 별도로 각각의 조각베이스플레이트(40)의 하부에 결합시킬 수도 있지만, 강성부재(90)가 각각의 조각베이스플레이트(40)의 하부에 일체로 구비된다면, 세로플레이트(50)와 조각베이스플레이트의 조립시 별도로 강성부재(90)를 조립할 필요가 없어서 전체적인 조립이 간단히 이루어질 수 있게 된다.
이를 위해, 각각의 조각베이스플레이트(40) 하부에는 강성부재(90)가 압입되어 억지끼움되도록 가로방향(x)(또는, 조각베이스플레이트(40)의 길이방향)으로 길게 형성되는 한 쌍의 압입리브(42)가 돌출형성될 수 있으며, 강성부재(90)는 상기 한 쌍의 압입리브(42)에 압입된 상태로 조각베이스플레이트(40)에 일체로 구비될 수 있다. 도면에는 상기 한 쌍의 압입리브(42)가 조각베이스플레이트(40) 하부에 소정간격으로 2개 구비된 것이 도시되지만, 본 발명은 그에 한정하지 않으며, 하나 또는 3개 이상 즉, 적어도 하나 이상 구비될 수 있다.
또한, 이와 같이 조각베이스플레이트(40)의 하부에 한 쌍의 압입리브(42)가 형성되면, 강성부재(90)를 조각베이스플레이트(40)에 일체로 구비시킬 수 있을 뿐만 아니라 조각베이스플레이트(40)의 강성도 향상시킬 수 있다.
이상에서 살펴본 바와 같이, 본 발명은 베이스플레이트의 처짐을 방지할 수 있을 뿐만 아니라 간단한 구성만으로 방열기능과 조립성을 향상시킬 수 있는 고집광형 태양전지모듈에 관한 것으로서, 그 실시 형태는 다양한 형태로 변경가능하다 할 것이다. 따라서 본 발명은 본 명세서에서 개시된 실시 예에 의해 한정되지 않으며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 변경 가능한 모든 형태도 본 발명의 권리범위에 속한다 할 것이다.

Claims (7)

  1. 측면플레이트와 베이스플레이트로 이루어지는 프레임;
    태양전지가 구비되며, 상기 베이스플레이트에 결합되는 태양전지 어셈블리;
    상기 프레임 상부에 구비되어 입사된 광을 상기 태양전지로 집광하는 렌즈플레이트; 및
    상기 베이스플레이트의 처짐을 방지하는 강성부재;를 포함하는 고집광형 태양전지모듈.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 측면플레이트는 가로플레이트와, 상기 가로플레이트보다 길게 형성되는 세로플레이트로 이루어지고, 상기 베이스플레이트는 세로방향으로 배열되어 결합하며 상기 세로플레이트에 각각 나사 결합하는 다수의 조각(piece)베이스플레이트로 이루어지고,
    상기 강성부재는 상기 다수의 조각베이스플레이트 각각의 하부에 가로방향으로 길게 구비되는 것을 특징으로 하는 고집광형 태양전지모듈.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 다수의 조각베이스플레이트 각각의 하부에는 상기 강성부재가 압입되어 억지끼움되도록 가로방향으로 길게 형성되는 한 쌍의 압입리브가 적어도 하나 이상 구비되고,
    상기 강성부재는 상기 한 쌍의 압입리브에 압입되어 상기 조각베이스플레이트에 일체로 구비되는 것을 특징으로 하는 고집광형 태양전지모듈.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 태양전지 어셈블리는,
    가로방향으로 길게 이루어지는 히트파이프;
    상기 태양전지가 장착되고, 상기 히트파이프에 부착되는 회로기판; 및
    상기 복수개의 태양전지가 서로 통전되도록 하는 와이어;를 포함하고,
    상기 베이스플레이트 상부에는 상기 히트파이프가 안착하는 안착부가 가로방향으로 길게 구비되도록 한 쌍의 안착부형성리브가 가로방향으로 길게 돌출형성되고, 상기 베이스플레이트 하부에는 방열리브가 돌출형성되는 것을 특징으로 하는 고집광형 태양전지모듈.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 안착부형성리브의 내측면에는 상기 안착부에 안착된 히트파이프를 고정하는 내측걸림턱이 형성되는 것을 특징으로 하는 고집광형 태양전지모듈.
  6. 제 4 항에 있어서,
    상기 태양전지 어셈블리는 상기 회로기판을 덮도록 상기 히트파이프 상부에 구비되어 상기 렌즈플레이트에서 집광된 태양광을 상기 태양전지로 집광하는 2차렌즈를 더 포함하고,
    상기 고집광형 태양전지모듈은 상기 2차렌즈를 압착하는 상태로 상기 한 쌍의 안착부형성리브에 결합하는 고정탄성부재를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 고집광형 태양전지모듈.
  7. 태양전지가 구비되는 태양전지 어셈블리가 길이방향으로 복수개 배열되어 구비되는 고집광형 태양전지모듈용 조각베이스플레이트에 있어서,
    상기 조각베이스플레이트의 상부에는 상기 복수개의 태양전지 어셈블리가 길이방향으로 배열되어 안착하는 안착부가 길이방향으로 길게 구비되도록 한 쌍의 안착부형성리브가 길이방향으로 길게 돌출형성되고,
    상기 조각베이스플레이트의 하부에는 방열리브와 한 쌍의 압입리브가 길이방향으로 길게 돌출형성되고,
    상기 한 쌍의 압입리브에 압입된 상태로 일체로 구비되는 강성부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 고집광형 태양전지모듈용 조각베이스플레이트.
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