WO2017095050A1 - 태양광 발전 블록, 그 설치장치, 및 그 제조방법 - Google Patents

태양광 발전 블록, 그 설치장치, 및 그 제조방법 Download PDF

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Definitions

  • the present invention can protect the solar cell module from external shock and load while faithfully performing the function of the pavement block to generate a certain level of photovoltaic electricity, and easy to remove the photovoltaic block, its installation device and its It relates to a manufacturing method.
  • Solar power generation uses solar cells (photovoltaic cells) to convert light energy into electrical energy when it receives sunlight.
  • photovoltaic power generation grid-connected photovoltaic system that installs solar power facilities on the ground such as rice fields, fields, and land, connects the generated electricity to electric power system (electricity transmission system) and sells them. There is this.
  • a stand-alone photovoltaic system that uses electricity that is generated by using a roof of a house or a roof of a commercial building to be stored on its own capacitor rather than on grid connection (sold by an electric company). system).
  • the stand-alone photovoltaic system is limited to the roof and rooftop of the house that can be installed due to the structural defect of the building, the composition of the roof garden, etc., and there is a problem in that the installation cost is as good as the grid-connected photovoltaic system. .
  • BIPV Building Integrated Photovoltaic
  • sidewalk block made for laying on the road for pedestrians pass.
  • Conventional sidewalk block is generally made of stone, such as cement or brick, there is a problem that the cleaning and cleaning is not easy if the upper surface is contaminated.
  • the pavement block is a structure that is easy to receive the sunlight is installed on the road, even if a solar cell module is installed on the surface for photovoltaic power generation when a strong impact is applied by the passage of pedestrians or the load is continuously accumulated Since the solar cell module was easily broken, it was difficult to use for solar power generation without any special means.
  • Patent Document 1 Domestic Publication 10-2010-0034497
  • Patent Document 2 Domestic Registered Patent 10-0686940
  • An object of the present invention while protecting the solar cell module from external impact and load while faithfully performing the function of the block for the road block, it is possible to generate a certain level of photovoltaic electricity, easy to remove the photovoltaic block and its manufacture To provide a way.
  • Another object of the present invention is to simply install a plurality of photovoltaic blocks in a desired arrangement, one of the photovoltaic blocks in the photovoltaic module comprising a plurality of photovoltaic blocks directly installed on the ground is broken or below It is to provide an installation apparatus of a solar power block that can prevent the operation of all or a part of the photovoltaic module is disconnected by one of the positive or negative wires to sink.
  • the aggregate and the resin having a wire lead-out hole; An anode and a cathode wire drawn out through the wire lead-out hole, the solar cell module disposed on the resin block, the adhesive portion formed of a transparent epoxy or double-sided tape material attached to the upper portion of the solar cell module, and the adhesive portion A photovoltaic cell layer attached to an upper side and having a plurality of through holes formed therein and including a compression plate having support members formed at four corners; A transparent protective layer formed by curing with the solar cell layer inserted therein; And a transparent resin strengthening layer formed on an upper surface of the transparent protective layer, the upper surface having a plurality of hemispherical antiskid protrusions.
  • Another aspect includes a body having a support surface on which a photovoltaic block is mounted on a top surface in a rectangular band shape, and a body having four wall surfaces vertically installed around the support surface, wherein the first and opposing first and A plurality of first and second connecting pipes are respectively installed on the second rear surface to face the hollows, and the first connecting pipes are formed to protrude through the coupling protrusions to be fitted into the hollows of the second connecting pipes installed in the adjacent bodies. It is characterized by.
  • the support surface of the body further comprising a third and fourth connecting pipes respectively installed on the third and fourth back connecting the first and second back, the third and fourth connecting pipe, the hollow
  • the cross pipe comprising additional first and second pipe portions facing the hollow portions of the first and second connecting tubes and third and fourth pipe portions in which the hollow portions are perpendicular to the hollow portions of the first and second connecting tubes, respectively.
  • the third pipe part is characterized in that the engaging projection is formed to protrude so as to fit in the hollow portion of the fourth pipe portion installed in the adjacent body.
  • a low viscosity transparent resin is introduced into a first mold of the upper opening type having a plurality of hemispherical small protrusions on the upper surface thereof so as to have a thickness of 2.0 to 3.0 mm, and then semi-cured to provide a transparent resin strengthening layer.
  • step Integrating the semi-hardening by injecting the solar cell module in the first mold before the transparent resin reinforced layer is completely cured; Forming a colored layer by adding a mixture of a coloring pigment including hardener, stone powder and iron oxide and a curing agent into the first mold; Preparing a first provisional product by inputting a resin block including aggregate and resin into the first mold before the colored layer is cured; And curing and curing the first provisional product so that the transparent resin reinforcement layer and the resin block are integrated, and demolding from the first mold. Characterized in that it comprises a.
  • the transparent coating liquid to the thickness of 0.3 to 0.7mm in the upper mold of the upper opening type formed with a plurality of hemispherical small projection indentation on the upper surface; Injecting a solar cell module having a transparent resin reinforcing layer attached to an upper surface thereof in the first mold such that the transparent resin reinforcing layer faces downward; Before the transparent coating liquid is cured, covering the jig plate on the solar cell module and pressurizing it with a compressor so that the transparent coating liquid covers the side surface of the solar cell module, and then semi-consolidating; Forming a colored layer by adding a mixture of a coloring pigment including hardener, stone powder and iron oxide and a curing agent into the first mold; Preparing a first provisional product by inputting a resin block including aggregate and resin into the first mold before the colored layer is cured; And curing and curing the first provisional product so that the transparent resin reinforcement layer and the resin block are integrated, and demolding from the first mold. Characterized in that it comprises a
  • the transparent coating solution is added so that the thickness is 0.3 to 0.7mm in the first mold of the upper opening type formed with a plurality of hemispherical small projection indentation on the upper surface and completely cured to a constant height to form a transparent resin reinforced layer; Injecting a transparent coating solution to the 1.7 to 2.3mm to the back of the transparent resin reinforced layer cured to a certain height; Inserting a photovoltaic cell layer before the transparent coating liquid is cured and applying a pressure such that the transparent coating liquid rises to the rear surface of the photovoltaic cell layer; Inserting the resin block including the aggregate and the resin into the first mold in the transparent coating liquid and applying pressure to fill the transparent coating liquid to the side of the resin block; Demolding from the first mold after curing the first provisional product formed by curing the transparent coating liquid filled to the side of the resin block; Characterized in that it comprises a.
  • a step of introducing a low-viscosity transparent resin so as to have a thickness of 1.7 to 2.3mm in the upper open third mold formed with a plurality of hemispherical small projection indentation on the upper surface Completely curing the transparent resin to form a transparent resin strengthening layer, and then demolding from the third mold; And forming an adhesive layer on a rear surface of the transparent resin reinforcing layer, attaching a solar cell module, and curing the resin. It characterized in that to perform.
  • the resin block the step of injecting a compound containing the aggregate and the resin in the upper mold of the upper open type formed with a wire drawing hole forming projections on the upper surface; Covering the jig plate on the second mold and pressurizing with a compressor to provide a second flat product having a flat top surface; And curing the second household product for 10 to 14 hours to cure and demolding from the second mold. Characterized in that it is prepared to include.
  • the blend is a mixture of 6 to 13 wt% of resin, 7 to 13 wt% of stone powder, 1 to 2 wt% of hardener and 1 to 2 wt% of pigment, and after pouring 70 to 85 wt% of aggregate having a diameter of 2 to 6 mm, 10 to 15 Characterized in that it is prepared by blending for minutes.
  • the transparent resin characterized in that it comprises a low viscosity transparent resin 99 to 99.5wt% and a curing agent 0.5 to 1wt% of less than 3.5ps containing the sunscreen.
  • the solar cell module characterized in that it further comprises a wing portion formed to protrude so as to be in close contact with the opposite edge of the first or third mold, respectively at each corner.
  • the photovoltaic cell layer has a positive electrode and a negative electrode wire drawn out through the wire lead-out hole, preparing a solar cell module disposed on the upper surface of the resin block; Attaching an adhesive part formed of a transparent epoxy or double-sided tape to an upper portion of the solar cell module; Adhering a compression plate having a plurality of through holes formed therein and supporting plates formed at four corners to the bonding part; And coating and curing the transparent resin on the surface of the solar cell module.
  • the high strength transparent resin reinforced layer formed on the upper surface can prevent the solar cell module from being easily damaged even under strong impact and accumulated load, each by a colored layer Since the components are firmly coupled and the sealing state of the solar cell module can be maintained, there is an effect of generating a certain level of photovoltaic electricity while faithfully performing a function as a block for blockage.
  • the upper surface is composed of a transparent resin reinforced layer made of a transparent resin easy to clean, there is an advantage that can easily remove the contaminated portion even if the upper surface of the photovoltaic block is contaminated by the passage of pedestrians or foreign matter.
  • the plurality of photovoltaic blocks can be easily installed in a desired arrangement in existing parks, sidewalks and bicycle paths.
  • the plurality of photovoltaic block installation devices coupled to each other does not easily sink under strong shocks or accumulated loads and prevents damage to the lower positive and negative wires even when a portion of the photovoltaic block is damaged.
  • a photovoltaic module installed without a generator block installation one of the photovoltaic blocks breaks or sinks down, causing one of its positive or negative wires to break, rendering all or some of the photovoltaic modules inoperable. There is an effect that can be prevented.
  • FIG. 1 is a perspective view of a solar power block according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a perspective view of FIG. 1 turned upside down.
  • FIG. 2 is a perspective view of FIG. 1 turned upside down.
  • FIG. 3A is a perspective view of a photovoltaic block according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 3B is an exploded perspective view of FIG. 3A.
  • Figure 4 (a) is a schematic diagram showing an embodiment of a photovoltaic module in which a plurality of photovoltaic modules are connected in series.
  • Figure 4 (b) is a schematic diagram showing another embodiment of a photovoltaic module in which a plurality of photovoltaic modules are connected in series.
  • FIG. 5 (a) is a schematic diagram showing an embodiment of a photovoltaic module in which a plurality of photovoltaic modules are connected in parallel.
  • Figure 5 (b) is a schematic diagram showing another embodiment of a photovoltaic module in which a plurality of photovoltaic modules are connected in parallel.
  • FIG. 6 is a perspective view of a solar power block installation device according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 7 is a perspective view of FIG. 6 turned upside down.
  • 8 (a) and 8 (b) are schematic diagrams showing an embodiment of a photovoltaic block installation apparatus in which two rows of photovoltaic blocks are arranged.
  • FIG. 9 is a flowchart illustrating a method of manufacturing a photovoltaic block according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 10 is a perspective view illustrating one embodiment of a first mold for manufacturing a solar power block.
  • FIG. 11 is a plan view of FIG. 10.
  • 12 (a) and 12 (b) are plan views illustrating the solar cell module introduced into the first mold of FIG. 10.
  • FIG. 13 is a side view illustrating the wing of FIG. 12.
  • FIG. 14 is a flowchart illustrating a method of manufacturing a photovoltaic block according to another embodiment of the present invention.
  • 15 is a flowchart illustrating a method of manufacturing a photovoltaic block according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 1 is a perspective view of a photovoltaic block according to an embodiment of the present invention
  • Figure 2 is a perspective view shown inverted FIG.
  • the photovoltaic power generation block 100 according to an embodiment of the present invention, the resin block 40, the solar cell module 20, the transparent resin reinforced layer 10 and the colored layer ( 30).
  • the photovoltaic block 100 is illustrated as being square in plan view, but the present invention is not necessarily limited thereto.
  • the resin block 40 is formed of a compound including aggregate and resin, and is formed to penetrate the wire drawing hole 40a having a predetermined diameter in the thickness direction in the inner center thereof.
  • the resin block 40 may include 6 to 13 wt% of resin, 7 to 13 wt% of stone powder, 1 to 2 wt% of hardener and 1 to 2 wt% of pigment, and 70 to 85 wt% of aggregate having a diameter of 2 to 6 mm.
  • the resin may preferably be unsaturated polyester, but the present invention is not limited thereto.
  • the pigment may be used as a pigment pigment mainly composed of iron oxide excellent in weather resistance and heat resistance.
  • the solar cell module 20 is disposed on the upper surface of the resin block 40 and is installed to be spaced a predetermined distance from the edge to protect from the external force applied from the side surface. For example, 0.5 to 1 cm away from the edge of the resin block 40 is disposed.
  • the solar cell module 20 has a positive electrode wire 51 and a negative electrode wire 52 for transmitting power to the outside.
  • the positive electrode wire 51 and the negative electrode wire 52 are drawn out of the rear surface of the resin block 40 through the wire lead-out hole 40a of the resin block 40, and for example, a connection pipe under the photovoltaic block mounting device described below. It may be configured to be connected to each other through the power generation to the outside.
  • the transparent resin layer 10 is formed to cover the solar cell module 20 on the resin block 40.
  • the transparent resin reinforced layer 10 is, for example, 50 to 70 wt% of UP resin (unsaturated polyester resin), 4 to 15 wt% of acryl-based monomo, 24 to 30 wt% of SM (styrene monomer), 1 to 3 wt% of a UV blocking agent, and a curing agent 0.5 It may comprise from 1.5wt%, more preferably UP resin (unsaturated polyester resin) 60wt%, acrylic monomo 10wt%, SM 27wt%, UV blocker 2wt% and the curing agent 1wt%. Since the constituents are typically used to prepare a resin, detailed description thereof will be omitted.
  • the solar cell module 20 is disposed in the center of the transparent resin layer 10, for example, 0.5 to 1cm away from the edge of the transparent resin layer 10.
  • a plurality of hemispherical anti-slip protrusions 10a are formed to protrude from the upper surface of the transparent resin reinforcing layer 10 at predetermined intervals.
  • Transparent resin reinforcement layer 10 is excellent in durability to protect the solar cell module 20 located on the inside, made of a material that is easy to clean, even if contaminated by the passage of pedestrians or external foreign objects can easily remove the contaminated parts. have.
  • the transparent resin reinforced layer 10 increases the amount of light incident on the solar cell module 20 by the hemispherical anti-slip protrusion 10a, and is refracted in the transparent resin reinforced layer 10 to dissipate light. By reducing the amount of solar power can be increased.
  • a gel coat product name: AC500 manufactured by Aekyung Chemical Co., Ltd. may be used as such a transparent resin reinforced layer.
  • the transparent resin layer 10 may have a thickness of 2.0 to 3.0mm. If the thickness of the transparent resin layer 10 is less than 2.0mm, the transparent resin layer 10 or the solar cell module 20 may be unexpectedly damaged during pedestrian passage, and the thickness of the transparent resin layer 10 is 3.0mm. Exceeding the above may cause a problem that the solar power generation efficiency is lowered.
  • the colored layer 30 is formed between the transparent resin reinforcing layer 10 and the resin block 40, and the resin block 40 and the transparent resin reinforcing layer 10 are attached to each other to integrate the solar cell module 20. It acts as a dustproof / waterproof to protect it from external foreign substances and moisture by sealing it.
  • the colored layer 30 may be preferably made of the same material as the resin block 40 to prevent cracking and separation from the resin block 40 and to prevent cracking, and for example, UP resin (unsaturated polyester resin).
  • Such colored layers may use, for example, a product called BU of Cray Valley.
  • the photovoltaic power generation block 100 of the present embodiment can be freely installed in sidewalks, driveways, parks, bicycle paths, etc. to generate electricity, so that no additional space is generated.
  • the surface and bonding structure of the photovoltaic block 100 is chemically stable, it is excellent in water resistance, alkali resistance, acid resistance, and chemical resistance, which may lead to prolongation of the life of the block itself, and is resistant to contamination, and thus has excellent durability. As a result, mass production is possible, and economical construction is possible.
  • the surface of the photovoltaic block 100 is protected by a transparent resin reinforced layer 10 so that the solar cell module 20 safely absorbs solar energy during the day to generate electricity to immediately generate a direct voltage It can be used in various ways such as products that consume electricity at night by using it or storing it in a battery, so it can provide eco-friendly fuel.
  • Figure 3a is a perspective view of a solar power block according to another embodiment of the present invention
  • Figure 3b is an exploded perspective view of Figure 3a.
  • the photovoltaic block 100 includes a resin block 40, a transparent resin strengthening layer 10, a photovoltaic cell layer 80, and a transparent protective layer 90.
  • the photovoltaic block 100 is illustrated as being square in plan view, but the present invention is not necessarily limited thereto.
  • the solar cell layer 80 includes a solar cell module 20, an adhesive part 70, and a compression plate 60.
  • the solar cell module 20 has positive and negative wires drawn out through the wire drawing hole, and a plurality of through holes 23 penetrating in the vertical direction are formed inside the solar cell module 20. It is disposed on the resin block upper surface.
  • an adhesive part 70 made of transparent epoxy or double-sided tape is formed on the top surface of the solar cell module 20.
  • the adhesive part 70 serves to attach the compression plate 60 and the solar cell module 20 to each other.
  • the adhesive part 70 is formed of a transparent epoxy or double-sided tape material, but any material having adhesive strength may be used.
  • the shape of the adhesive portion 70 in the form of an adhesive strip it may be formed in other forms and should be formed so as not to cover the through hole 23 of the solar cell module 20.
  • the compression plate 60 is attached to the upper surface of the adhesive part 70.
  • the compression plate 60 has a plurality of through holes 63 formed therein, and a support 61 is formed at every four corners.
  • the through hole 63 of the compression plate 60 is formed at the same position as the through hole 23 of the solar cell module 20.
  • the use of the through holes 63 and 23 positioned at the same position will be described below with the transparent protective layer 90 being formed.
  • Each support 61 is brought into contact with each corner in the first mold.
  • the position of the compression plate 60 is always located at the center of the first mold.
  • the compression plate 60 may effectively absorb external shocks, thereby preventing damage to the solar cell module 20.
  • the support 61 serving as described above may be formed at four corners of the solar cell module 20.
  • the photovoltaic cell layer 80 formed as described above is inserted into the transparent protective layer 90 formed by curing a typical transparent resin.
  • the transparent protective layer 90 is formed in a form that completely surrounds the photovoltaic cell layer 80 and serves to protect the photovoltaic cell layer 80.
  • the transparent protective layer 90 is a pre-fabricated embodiment of the transparent resin-reinforced layer 10 in the first mold in the manufacturing step, and then the liquid transparent resin 10 is poured on the back of the transparent resin layer before being cured. It is formed by inserting the photovoltaic layer 80 so as to be completely submerged and then curing it.
  • the through holes 23 and 63 are formed at the same positions in the solar cell module 20 and the compression plate 60, the plurality of through holes 23 are inserted when the solar cell layer 80 is immersed in the transparent resin. , 63) through the transparent resin flows into the back of the photovoltaic cell layer 80, thereby gradually pressurizing the photovoltaic cell layer 80 is cured in a completely submerged state to form a transparent protective layer (90) will be.
  • the transparent resin strengthening layer 10 is formed on the upper surface of the transparent protective layer 90.
  • the transparent resin reinforced layer 10 is, for example, 50 to 70 wt% of UP resin (unsaturated polyester resin), 4 to 15 wt% of acryl-based monomo, 24 to 30 wt% of SM (styrene monomer), 1 to 3 wt% of a UV blocking agent, and a curing agent 0.5 It may comprise from 1.5wt%, more preferably UP resin (unsaturated polyester resin) 60wt%, acrylic monomo 10wt%, SM 27wt%, UV blocker 2wt% and the curing agent 1wt%. Since the constituents are typically used to prepare a resin, detailed description thereof will be omitted.
  • a photovoltaic block 100 is installed for a long time, for example when installing a plurality in a square, a plurality of photovoltaic blocks are installed by installing a positive and negative power at both ends or one end thereof (a). ) And a series connection structure as shown in FIG. 3 (b) or a parallel connection structure as shown in FIGS. 5 (a) and 5 (b) to form a photovoltaic module.
  • each photovoltaic module has a positive line and a negative line at the bottom, and the positive or negative electrode of one of the photovoltaic modules electrically connected to each other is broken or sinks down. The disconnection of one of them may render all or some of the solar modules inoperable.
  • the photovoltaic block installation apparatus may be first installed on the ground, and then a plurality of photovoltaic blocks may be disposed.
  • Figure 6 is a perspective view of a solar power block installation device according to an embodiment of the present invention
  • Figure 7 is a perspective view of Figure 6 upside down.
  • the photovoltaic block mounting apparatus 400 includes a body and a plurality of first and second connecting pipes 440 and 450.
  • the body has a rectangular band shape with a hole 410 formed in the center, and a support surface 420 on which the above-described photovoltaic block 100 is mounted, and 4 vertically installed around the support surface 420. Wall surfaces 430.
  • the first and second connection pipes 440 and 450 are installed on the support surface 420 of the body so that the hollow parts face the first and second rear surfaces S1 and S2, respectively. At this time, a plurality of first and second connection pipes 440 and 450 are installed to be spaced apart from each other along the first and second rear surfaces S1 and S2.
  • the first connection pipe 440 has a coupling protrusion (440a) formed to protrude toward the outside of the body. Coupling projection 440a is fitted into the hollow portion 450a of the second connection pipe 450 installed in the adjacent body to connect the plurality of solar power block installation device 400 in a form of, for example.
  • the positive or negative wire of the first photovoltaic block mounted on the support surface of the first body is drawn through the hollow of the first connector and the hollow of the second connector is installed in the adjacent second body.
  • the electrical connection between the adjacent photovoltaic blocks can be connected by capping the end of each wire, the cap is connected to each other by connecting the adjacent wires by coating an insulating resin around the surface, so that the photovoltaic block is ground
  • the insulating resin may be cured and the insulation problem may be naturally solved.
  • first and second connection pipes 440 and 450 are installed on the rear surface of the support surface 420 of the body, a parallel connection structure as well as a serial connection structure requiring a plurality of wire connections are required. Can effectively respond to
  • the third and fourth rear surfaces (S3, S4) connecting the first and second rear surfaces (S1, S2) are cross-shaped third and fourth connector pipes ( 460 and 470 may be further installed, respectively.
  • the first and second pipe parts 460a and 470a in the third and fourth connection pipes 460 and 470 may have a hollow part facing the hollow part of the first and second connection pipes 440 and 450.
  • third and fourth pipe parts 460b and 470b of the third and fourth connection pipes 460 and 470 have a hollow portion perpendicular to the hollow portions of the first and second connection pipes 440 and 450. To be installed separately.
  • the first to fourth connection pipes may be configured at irregular intervals, if necessary, such as when the photovoltaic block installation device is two or more lines and are arranged alternately.
  • the installation device of the photovoltaic block configured as described above by installing the photovoltaic block one by one inside it can be simply installed in a desired arrangement, such as parks, sidewalks and bicycle paths.
  • the photovoltaic block installation device coupled to each other even under strong impact or accumulated load does not easily sink and prevents damage of the lower positive and negative wires even if a portion of the solar power block installed therein is damaged. Therefore, in a photovoltaic module including a plurality of photovoltaic blocks directly installed on the ground, one of the photovoltaic blocks is broken or sinks down, and one of the positive or negative wires is disconnected, so that the entire photovoltaic module is disconnected. Or, it is possible to prevent the problem that some of them become inoperable in advance.
  • FIG. 9 is a flowchart illustrating a method of manufacturing a photovoltaic block according to an embodiment of the present invention.
  • a first mold of an upper opening type in which a plurality of small protrusions 310a are formed to penetrate the first transparent resin, which will be described later, is prepared (S100).
  • the first mold includes a support part 200 having a belt-shaped body part 210 having an open center and a locking jaw 220 formed at an edge of the open part, and a receiving part 300 coupled to the support part 200. do.
  • the accommodating part 300 includes a support surface 310 having a small projection engraved part 310a formed on an upper surface thereof, and four wall surfaces 320 vertically installed at an edge of the support surface, and an accommodating space 330 is provided therein. .
  • a flange part 340 is formed on the upper end of the wall surface 320 to be supported by the locking step 220 of the support part 200.
  • a transparent resin having a low thickness is introduced into the first mold to form a transparent resin strengthening layer (S200).
  • the thickness of the transparent resin reinforced layer on the top of the solar cell module is less than 2.0mm, precipitation may occur due to the weight of the solar cell module when the solar cell module is inserted, and the strength of the transparent resin reinforced layer is weakened. If the thickness exceeds 3.0mm, the thickness of the transparent resin reinforcement layer becomes too thick, and the photovoltaic power generation efficiency is lowered.
  • the transparent resin may include 99 to 99.5 wt% of a low viscosity transparent resin having a viscosity of less than 3.5 ps and a curing agent of 0.5 to 1 wt%.
  • the transparent resin may further include a glass bead for filling if necessary.
  • the viscosity of the transparent resin is 3.5ps or more, since the transparent resin is difficult to spread widely, a relatively large amount is injected into the first mold, so that the thickness of the transparent resin reinforced layer becomes too thick. In this case, the transparent resin reinforcing layer reduces the photovoltaic power generation efficiency of the solar cell module.
  • the small protrusion engraved portion 310a of the first mold has a maximum depth of about 1 mm so that the anti-slip protrusion formed on the upper surface of the sidewalk block has a sufficient strength not to be easily damaged by an upper impact while providing a non-slip effect. Can be formed.
  • the depth of the small protrusion intaglio 310a exceeds 1 mm, the surface of the sidewalk block may become excessively uneven, which may cause inconvenience in walking.
  • the solar cell module is directly input so that the transparent resin reinforcement layer and the solar cell module are simultaneously semi-cured and integrated (S400).
  • the transparent resin reinforcing layer covers the top surface of the solar cell module to protect the solar cell module from external shocks and serves to prevent breakage.
  • the gap between the transparent resin reinforcement layer and the solar cell module is generated because the transparent resin reinforcement layer and the solar cell module are not compressed. Even if this is applied, the solar cell module may be easily damaged, and the colored layer forming material, which will be described later, may penetrate through the gap and may cause product defects.
  • the solar cell module of the present embodiment is 0.5 to 1cm smaller than the horizontal and vertical length of the first mold so as to cover the whole by the transparent resin. Therefore, in the process of injecting the solar cell module into the first mold, a problem may arise that the solar cell module is biased to one side without being located at the center of the first mold.
  • the solar cell block is manufactured such that the solar cell module is biased to one side, the load is concentrated to one side during the passage, and the possibility of damage of the solar cell module increases.
  • each corner of the solar cell module 20 is in close contact with opposite edges of the support surface 310 of the first mold, respectively.
  • Wings 21 formed to have a length may be formed to protrude each. That is, the solar cell module 20 is placed in the state in which the end of each wing 21 is supported at each corner in the first mold, so that the solar cell module 20 is always positioned at the center of the first mold.
  • the wing portion 21 has a support pin (21a) of a predetermined height on the upper surface, the support pin (21a) serves to uniform the thickness of the transparent resin reinforced layer 10 and the upper portion of the solar cell module 20
  • the transparent resin reinforcement layer to have a certain thickness serves to prevent the solar cell module is damaged. That is, the support pin 21a prevents the solar cell module 20 from contacting the bottom surface of the first mold to expose the solar cell module to the surface of the photovoltaic sidewalk block.
  • the thickness a of the wing 21 may be about 2.5 mm, and the height b of the support pin 21 a may be preferably 2.0 to 2.5 mm.
  • a color layer is formed by adding a mixture of a color pigment containing a resin, stone powder, and iron oxide and a curing agent into the first mold (S500).
  • the colored layer serves to firmly fix the transparent resin reinforcement layer and the solar cell module so as not to be separated from each other, and also to improve the reliability of the solar cell module by blocking moisture or foreign matter from penetrating from the outside.
  • the resin and stone powder may be preferably mixed in a ratio of 1: 1. This is to impart fluidity to the mixture so that the mixture easily penetrates through the pores of the resin block when the resin block to be described later is integrated so as to integrate the colored layer and the resin block, and moreover, the transparent resin reinforcing layer and the resin block.
  • a resin block including aggregate and resin is introduced into the first mold to prepare a first provisional product (S700).
  • the resin block of the present embodiment is provided with a second mold of the upper opening type in which the wire lead-out hole forming protrusion is formed at the inner center (S610), and is manufactured using the second mold.
  • the wire drawing hole forming projections are formed to be the same as the height of the resin block to be manufactured to serve to form a wire drawing hole for drawing the positive and negative wires through the inner central portion when the resin block is completed.
  • the second mold has a horizontal * vertical size in which the internal space is the same as the internal space of the first mold.
  • Aggregate and resin are added to the second mold in combination (S620 and S630), and the jig plate is covered by a high pressure compressor by covering a jig plate having a length of about 0.2 mm each of width and length on the second mold.
  • the second pseudoproduct is cured by natural curing for 10-14 hours, more preferably about 12 hours, and then demolded from the second mold to give an even and even surface. It is possible to manufacture a resin block having a height (S640).
  • the blend is a mixture of 6 to 13 wt% of resin, 7 to 13 wt% of stone powder, 1 to 2 wt% of a curing agent, and 1 to 2 wt% of pigment, and after pouring 70 to 85 wt% of aggregate having a diameter of 2 to 6 mm, these materials May be prepared by compounding for 10 to 15 minutes so as to mix uniformly.
  • a more preferable blending ratio of the blend may include 6wt% resin, 10wt% stone powder, 1wt% hardener and 1wt% pigment.
  • the resin may preferably be an unsaturated polyester resin, but the present invention is not limited thereto.
  • the pigment may be used as a pigment pigment mainly composed of iron oxide excellent in weather resistance and heat resistance.
  • the first temporary product is naturally cured for about 12 hours and cured so that the transparent resin reinforcing layer, the solar cell module, and the resin block are integrated with each other so as not to separate and separate from the components by the colored layer (S800). ). Thereafter, demolding from the first mold to complete the photovoltaic block (S900). The completed photovoltaic blocks are individually inspected and loaded and packaged if necessary.
  • the output of the photovoltaic power generation block (example) manufactured by one embodiment of the present invention and the solar cell module (comparative example) included in the embodiment of the present invention is measured by using a current voltage measuring device.
  • the thickness gap between the transparent resin layer and the solar cell module is 2 mm.
  • the solar cell module has a length and width of 150mm * 85mm, the maximum output 1.5W, the maximum voltage (Vmp) 15V, the maximum current (Imp) has a specification of 96mA.
  • the voltage in the example is 18.35V
  • the voltage in the comparative example is 17.51V
  • the current in the example is 88.9A
  • the current in the comparative example is 88.4A
  • the output (W) of the example is 1.6.
  • the comparative example was measured as 1.5.
  • the photovoltaic block of the present embodiment is installed on the bottom surface like a general sidewalk block, the angle with sunlight is at right angles around 12 am to obtain the best photovoltaic efficiency.
  • power generation efficiency is high even at 10 am because hemispherical anti-slip protrusions are formed on the surface of the transparent resin reinforcing layer disposed on the upper surface of the photovoltaic block, so that the light not scanned at right angles is transmitted to the transparent resin.
  • the reinforcement layer As it is refracted by the reinforcement layer, it is incident on the solar cell module similarly to the right angle, and the amount of light incident on the solar cell module is increased, and the amount of light refracted from the inside collides with the solar cell module and is reduced.
  • the photovoltaic block according to the embodiment of the present invention has the same or better current / voltage and output than the solar cell module of the same standard.
  • a first mold of an upper opening type having a plurality of hemispherical small protrusions on a top surface thereof is prepared (S10), and a transparent coating solution is added to a thickness of 0.3 to 0.7 mm in the first mold. (S20).
  • the transparent coating liquid may be prepared by mixing a transparent resin, a UV blocking agent and a curing agent.
  • a solar cell module having a transparent resin strengthening layer is provided on the upper surface.
  • a third mold of the upper opening type in which a plurality of hemispherical small protrusions are formed on the upper surface is prepared (S60), and the transparent material having a low viscosity is formed so as to have a thickness of 1.7 to 2.3 mm in the third mold.
  • the resin is added (S80) to completely cured to prepare a transparent resin strengthening layer, and demolding from the third mold (S80).
  • the solar cell module is attached (S95).
  • the adhesive layer may be mixed with the main body and the curing agent in a 1: 1 molten epoxy resin and then evenly applied to the entire half surface of the transparent resin reinforced layer using a spray gun, but the present invention is not limited thereto. . Thereafter, curing by natural curing for about 12 hours to complete the solar cell module having a transparent resin reinforced layer.
  • the solar cell module is introduced into the first mold such that the transparent resin strengthening layer faces downward (S30).
  • the jig plate is covered on the solar cell module and pressurized by a compressor so that the transparent coating liquid covers the side surface of the solar cell module (S40).
  • the photovoltaic power generation block may be completed by performing the color layer input process and the resin block input process of the above-described embodiment.
  • another embodiment of the method for manufacturing a photovoltaic block may include a transparent coating liquid such that a thickness is 0.3 to 0.7 mm in a first mold of an upper open type in which a plurality of hemispherical small protrusions are formed on an upper surface thereof and have a constant height.
  • the step of completely curing (S100, 200, 300) to form a transparent resin reinforced layer 10 is performed.
  • a transparent coating solution is added to the rear surface of the transparent resin hardening layer 10 cured to a predetermined height so as to be 1.7 to 2.3 mm (S400).
  • the transparent coating liquid is cured to form the transparent protective layer 90.
  • a step of inserting the photovoltaic cell layer 80 and applying pressure to fill the transparent coating solution to the rear surface of the photovoltaic cell layer 80 is performed (S500).
  • the manufacturing method of the photovoltaic cell layer 80 has a positive electrode and a negative electrode wire drawn out through the wire lead-out hole, and prepare a solar cell module disposed on the resin block 40 (S410), Attaching an adhesive part formed of a transparent epoxy or double-sided tape on the upper portion of the solar cell module (S420), a plurality of through-holes are formed on the inside and a compression plate formed with a support every four corners (S430), the The transparent resin is coated on the surface of the solar cell module and manufactured by curing (S440).
  • the photovoltaic cell layer 80 manufactured as described above is inserted so as to be completely immersed in the transparent coating liquid, and then the resin block is inserted into the first mold, wherein the pressure is applied so that the transparent coating liquid is filled up to the side of the resin block ( S600).

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Abstract

본 발명은, 상면에 형성된 고강도의 투명수지강화층에 의해 강한 충격 및 누적된 하중에도 태양전지모듈이 손쉽게 파손되는 것을 방지할 수 있고, 유색층에 의해 각 구성요소가 견고하게 결합된 상태 및 태양전지모듈의 씰링 상태를 유지할 수 있어서, 보차도용 블록으로서의 기능을 충실히 수행하면서 일정수준의 태양광 전기를 발전할 수 있으며, 상면의 오염제거가 용이한 태양광 발전 블록 제조방법을 제공한다.

Description

태양광 발전 블록, 그 설치장치, 및 그 제조방법
본 발명은 보차도용 블록의 기능을 충실히 수행하면서 외부충격 및 하중으로부터 태양전지모듈을 보호하여 일정수준의 태양광 전기를 발전할 수 있으며, 오염제거가 용이한 태양광 발전블록, 그 설치장치 및 그 제조방법에 관한 것이다.
태양광 발전은 태양전지(Solar Cell, Photovoltaic Cell)를 이용하여 햇빛을 받을 때 빛 에너지를 전기 에너지로 변환시켜주는 것이다.
이러한 태양광 발전으로, 논, 밭, 대지 등 땅 위에 태양광 설비를 설치하여 발전된 전기를 전력계통(전기회사 송전장치)에 연결시켜 판매하는 계통연계형 태양광 발전 시스템(Grid-connected photovoltaic system)이 있다.
그러나, 상기 계통연계형 태양광발전시스템을 이용한 태양광 발전의 경우, 설치가 용이하여 설치비는 절약되지만 땅을 구입하거나 임대하는 비용이 높은 문제가 있으며, 대단위 지상, 농장 또는 초지 위에 건설하는 태양광 발전소는 농작물의 경작을 위한 유효 토지의 손실을 가져옴은 물론 설치할 수 있는 면적의 한계가 있다.
또한, 상기 시스템의 경우, 주로 땅값이 저렴한 외곽지역에 설치되므로, 전력의 중심소비지역인 도시에서 너무 떨어진 경우 생산된 전력을 도시까지 끌어오는데 추가 비용이 소요된다.
다른 예로서, 주택 지붕이나 상업용 건물의 옥상을 이용하여 발전한 전기를 계통연계(전기회사로 판매)를 하지 않고 자체에서 축전기에 저장하였다가 필요한 전기를 사용하는 독립형 태양광 발전 시스템(Stand-alone photovoltaic system)이 있다.
그러나, 상기 독립형 태양광발전시스템은 건물의 구조적 결함, 옥상 정원 조성 등의 원인으로 설치할 수 있는 주택 지붕과 옥상이 한정되어 있고, 계통연계형 태양광 발전 시스템 못지 않은 설치비용이 발생되는 문제가 있다.
이에, 건물 일체형 태양광 모듈을 건축물 외장재로 사용하는 태양광 발전 시스템인 건물일체형 태양광발전(BIPV: Building Integrated Photovoltaic)이 경쟁력 있는 대안으로 제시되었지만, 낮은 효율성과 고가의 자재비용으로 인해 널리 사용되지 못하고 있다.
한편, 보행자가 통행하는 도로에 깔도록 만들어진 보차도용 블록이 있다. 종래의 보차도용 블록은 대체로 시멘트나 벽돌과 같은 석재로 이루어지며, 이에 상면이 오염되는 경우 세척 및 청소가 용이하지 못한 문제가 있다. 또한, 상기 보차도용 블록은 도로상에 설치되어 태양광을 받기 좋은 구조이지만, 태양광발전을 위해 표면에 태양전지모듈을 설치한다 하더라도 보행자의 통행에 의해 강한 충격이 가해지거나 하중이 연속하여 누적되면 태양전지모듈이 쉽게 파손되므로 특별한 수단 없이 태양광 발전용으로 사용하기 곤란하였다.
선행기술문헌
특허문헌
(특허문헌 1) 국내공개특허공보 10-2010-0034497
(특허문헌 2) 국내등록특허 10-0686940
본 발명의 목적은, 보차도용 블록의 기능을 충실히 수행하면서 외부충격 및 하중으로부터 태양전지모듈을 보호하여 일정수준의 태양광 전기를 발전할 수 있으며, 오염제거가 용이한 태양광 발전 블록 및 그 제조방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은, 복수의 태양광 발전 블록을 원하는 배열로 간단히 설치할 수 있으며, 지면에 직접 설치된 복수의 태양광 발전 블록을 포함하는 태양광 발전 모듈에서 태양광 발전 블록 중 하나가 파손되거나 아래로 가라앉으면서 그 양극전선 또는 음극전선 중 하나가 단선되어 태양광 발전 모듈 전체 또는 그 중 일부의 작동이 불가능해지는 것을 방지할 수 있는 태양광 발전 블록의 설치장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 일 측면은, 골재와 수지를 포함하며, 전선인출홀을 갖는 수지블록; 상기 전선인출홀을 통해 인출되는 양극 및 음극전선을 가지며, 상기 수지블록 상면에 배치되는 태양전지모듈, 상기 태양전지모듈의 상부에 부착되는 투명에폭시 또는 양면테이프 재질로 형성되는 접착부, 및 상기 접착부의 상부에 부착되며 내측에 다수개의 관통공이 형성되고 네 모퉁이 마다 지지대가 형성된 압축판을 포함하는 태양광전지층; 상기 태양광전지층이 내측에 삽입된 채로 경화되어 형성되는 투명보호층; 및 상면에 복수의 반구형의 미끄럼방지돌기를 가지며, 상기 투명보호층 상면에 형성된 투명수지강화층;을 포함하는 것을 특징으로 한다.
또 다른 측면은, 사각 띠 형상으로 상면에 태양광 발전 블록이 거치되는 지지면과, 상기 지지면 둘레에 수직으로 설치된 4개의 벽면을 갖는 몸체를 포함하며, 상기 지지면에서, 대향되는 제1 및 제2 배면에는 중공부가 대향되게 복수의 제1 및 제2 연결관이 각각 설치되고, 상기 제1 연결관은 인접한 몸체에 설치된 제2 연결관의 중공부 내에 끼움 결합되도록 결합돌기가 돌출되게 형성되는 것을 특징으로 한다.
또한 상기 몸체의 지지면에서, 상기 제1 및 제2 배면을 연결하는 제3 및 제4 배면에 각각 설치된 제3 및 제4 연결관을 더 포함하며, 상기 제3 및 제4 연결관은, 중공부가 제1 및 제2 연결관의 중공부와 대향되는 제1 및 제2 관부와 중공부가 제1 및 제2 연결관의 중공부와 수직방향을 향하는 제3 및 제4 관부를 각각 포함하는 십자관으로 이루어지며, 상기 제3 관부는 인접한 몸체에 설치된 제4 관부의 중공부 내에 끼움 결합되도록 결합돌기가 돌출되게 형성되는 것을 특징으로 한다.
또 다른 측면으로, 상면에 복수의 반구형의 소형돌기 음각부가 형성된 상부 개방형의 제1 몰드 내에 두께가 2.0 내지 3.0mm가 되도록 저점도의 투명수지를 투입한 후 반경화시켜 투명수지강화층을 마련하는 단계; 상기 투명수지강화층이 완전 경화되기 전에, 제1 몰드 내에 태양전지모듈을 투입하여 반경화 일체화시키는 단계; 상기 제1 몰드 내에 수지, 석분 및 산화철을 포함하는 착색안료 및 경화제가 배합된 혼합물을 투입하여 유색층을 형성하는 단계; 상기 유색층이 경화되기 전에, 상기 제1 몰드 내에 골재와 수지를 포함하는 수지블록을 투입하여 제1 가제품을 마련하는 단계; 및 상기 투명수지강화층과 상기 수지블록이 일체화되도록 상기 제1 가제품을 경화시켜 양생한 후, 상기 제1 몰드로부터 탈형하는 단계; 를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한 상면에 복수의 반구형의 소형돌기 음각부가 형성된 상부 개방형의 제1 몰드 내에 두께가 0.3 내지 0.7mm가 되도록 투명코팅액을 투입하는 단계; 상기 제1 몰드 내에, 상면에 투명수지강화층이 부착된 태양전지모듈을 상기 투명수지강화층이 아래를 향하도록 투입하는 단계; 상기 투명코팅액이 경화되기 전에, 상기 태양전지모듈 위에 지그판을 덮고 압축기로 가압하여 상기 투명코팅액이 상기 태양전지모듈의 측면을 커버하도록 한 후, 반경화 일체화시키는 단계; 상기 제1 몰드 내에 수지, 석분 및 산화철을 포함하는 착색안료 및 경화제가 배합된 혼합물을 투입하여 유색층을 형성하는 단계; 상기 유색층이 경화되기 전에, 상기 제1 몰드 내에 골재와 수지를 포함하는 수지블록을 투입하여 제1 가제품을 마련하는 단계; 및 상기 투명수지강화층과 상기 수지블록이 일체화되도록 상기 제1 가제품을 경화시켜 양생한 후, 상기 제1 몰드로부터 탈형하는 단계; 를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한 상면에 복수의 반구형의 소형돌기 음각부가 형성된 상부 개방형의 제1 몰드 내에 두께가 0.3 내지 0.7mm가 되도록 투명코팅액을 투입하고 일정한 높이로 완전 경화시켜 투명수지강화층을 형성하는 단계; 일정한 높이로 경화된 투명수지강화층의 배면으로 1.7 내지 2.3mm가 되도록 투명코팅액을 투입하는 단계; 상기 투명코팅액이 경화되기 전에 태양광전지층을 삽입하고 투명코팅액이 태양광전지층의 배면까지 차오르도록 압력을 가하는 단계; 상기 투명코팅액이 골재 및 수지를 포함하는 수지블록을 제1 몰드 내에 삽입하고 투명코팅액이 수지블록의 측면까지 차오르도록 압력을 가하는 단계; 수지블록의 측면까지 차오른 투명코팅액이 경화되어 형성되는 제1 가제품을 양생한 후 상기 제1 몰드로부터 탈형하는 단계; 를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한 상기 제1 몰드 내에 태양전지모듈을 투입하기 이전에, 상면에 복수의 반구형의 소형돌기 음각부가 형성된 상부 개방형의 제3 몰드 내에 두께가 1.7 내지 2.3mm가 되도록 저점도의 투명수지를 투입하는 단계; 상기 투명수지를 완전 경화시켜 투명수지강화층을 형성한 후, 상기 제3 몰드로부터 탈형하는 단계; 및 상기 투명수지강화층의 배면에 접착층을 형성하고, 태양전지모듈을 부착한 후, 양생하는 단계; 를 수행하는 것을 특징으로 한다.
또한 상기 수지블록은, 상면에 전선인출홀 형성돌기가 형성된 상부 개방형의 제2 몰드 내에 골재와 수지를 포함하는 배합물을 투입하는 단계; 상기 제2 몰드 위에 지그판을 덮고 압축기로 가압하여 상면이 평탄화된 제2 가제품을 마련하는 단계; 및 상기 제2 가제품을 10 내지 14시간 동안 경화시켜 양생한 후, 상기 제2 몰드로부터 탈형하는 단계; 를 포함하여 제조되는 것을 특징으로 한다.
또한 상기 배합물은, 수지 6 내지 13wt%, 석분 7 내지 13wt%, 경화제 1 내지 2wt% 및 안료 1 내지 2wt%를 혼합하고, 직경 2 내지 6㎜의 골재 70 내지 85wt%를 부은 후, 10 내지 15분 동안 배합하여 제조되는 것을 특징으로 한다.
또한 상기 투명수지는, 자외선 차단제가 포함된 점도 3.5ps 미만의 저점도 투명수지 99 내지 99.5wt% 및 경화제 0.5 내지 1wt%를 각각 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한 상기 태양전지모듈은, 각 모서리에 상기 제1 또는 제3 몰드의 대향되는 모서리와 각각 밀접되도록 돌출되게 형성된 날개부를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한 상기 태양광전지층은 전선인출홀을 통해 인출되는 양극 및 음극전선을 가지며, 상기 수지블록 상면에 배치되는 태양전지모듈을 준비하는 단계; 상기 태양전지모듈의 상부에 투명에폭시 또는 양면테이프 재질로 형성되는 접착부를 부착하는 단계; 내측에 다수개의 관통공이 형성되고 네 모퉁이 마다 지지대가 형성된 압축판을 상기 접착부에 접착하는 단계; 및 상기 태양전지모듈의 표면에 투명수지를 도포하고 경화시키는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 태양광 발전 블록은, 상면에 형성된 고강도의 투명수지강화층에 의해 강한 충격 및 누적된 하중에도 태양전지모듈이 손쉽게 파손되는 것을 방지할 수 있고, 유색층에 의해 각 구성요소가 견고하게 결합된 상태 및 태양전지모듈의 씰링 상태를 유지할 수 있어서, 보차도용 블록으로서의 기능을 충실히 수행하면서 일정수준의 태양광 전기를 발전할 수 있는 효과가 있다.
또한, 상면이 세척이 용이한 투명수지로 이루어진 투명수지강화층으로 구성되어, 보행자의 통행이나 외부 이물질에 의해 태양광 발전 블록의 상면이 오염되더라도 손쉽게 오염된 부분을 제거할 수 있는 이점이 있다.
또한, 내부에 태양광 발전 블록이 하나씩 설치되는 복수의 태양광 발전 블록 설치장치를 행렬 형태로 결합시킴으로써, 복수의 태양광 발전 블록을 기존의 공원, 인도 및 자전거도로 등에 원하는 배열로 간단히 설치할 수 있으며, 서로 결합된 복수의 태양광 발전 블록 설치장치는 강한 충격이나 누적된 하중에도 쉽게 아래로 가라앉지 않으며 태양광 발전 블록의 일부가 파손되더라도 하측의 양극전선 및 음극전선의 파손을 방지함으로써, 태양광 발전 블록 설치장치 없이 설치된 태양광 발전 모듈에서 태양광 발전 블록 중 하나가 파손되거나 아래로 가라앉으면서 그 양극전선 또는 음극전선 중 하나가 단선되어 태양광 발전 모듈 전체 또는 그 중 일부의 작동이 불가능해지는 것을 방지할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 태양광 발전 블록의 사시도이다.
도 2는 도 1을 뒤집어서 도시한 사시도이다.
도 3a는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 태양광 발전 블록의 사시도이다.
도 3b는 도 3a의 분해사시도이다.
도 4(a)는 복수의 태양광 발전 모듈이 직렬로 연결된 태양광 발전 모듈의 일 실시예를 나타낸 개략도이다.
도 4(b)는 복수의 태양광 발전 모듈이 직렬로 연결된 태양광 발전 모듈의 다른 실시예를 나타낸 개략도이다.
도 5(a)는 복수의 태양광 발전 모듈이 병렬로 연결된 태양광 발전 모듈의 일 실시예를 나타낸 개략도이다.
도 5(b)는 복수의 태양광 발전 모듈이 병렬로 연결된 태양광 발전 모듈의 다른 실시예를 나타낸 개략도이다.
도 6는 본 발명의 일 실시예에 따른 태양광 발전 블록 설치장치의 사시도이다.
도 7은 도 6를 뒤집어서 도시한 사시도이다.
도 8(a) 및 도 8(b)는 태양광 발전 블록이 2줄로 배치된 태양광 발전 블록 설치장치의 일 실시예를 나타낸 개략도이다.
도 9은 본 발명의 일 실시예에 따른 태양광 발전 블록의 제조방법을 나타낸 플로우차트이다.
도 10는 태양광 발전 블록을 제조하기 위한 제1 몰드의 일 실시예를 도시한 사시도이다.
도 11은 도 10의 평면도이다.
도 12(a) 및 도 12(b)는 도 10의 제1 몰드에 투입되는 태양전지모듈을 나타낸 평면도이다.
도 13는 도 12의 날개부를 도시한 측면도이다.
도 14은 본 발명의 다른 실시예에 따른 태양광 발전 블록의 제조방법을 나타낸 플로우차트이다.
도 15는 본 발명의 다른 실시예에 따른 태양광 발전 블록의 제조방법을 나타낸 플로우차트이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명한다. 그러나, 본 발명의 실시예는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 이하 설명하는 실시 형태로 한정되는 것은 아니다.
본 발명의 실시예는 당해 기술분야에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다. 따라서, 도면에서의 요소들의 형상 및 크기 등은 보다 명확한 설명을 위해 과장될 수 있으며, 도면상의 동일한 부호로 표시되는 요소는 동일한 요소이다. 또한, 유사한 기능 및 작용을 하는 부분에 대해서는 도면 전체에 걸쳐 동일한 부호를 사용한다.
덧붙여, 명세서 전체에서 어떤 구성요소를 '포함'한다는 것은 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있다는 것을 의미한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 태양광 발전 블록의 사시도이고, 도 2는 도 1을 뒤집어서 도시한 사시도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 태양광 발전 블록(100)은, 수지블록(40), 태양전지모듈(20), 투명수지강화층(10) 및 유색층(30)을 포함한다. 본 실시예에서는, 태양광 발전 블록(100)이 평면에서 볼 때 정사각형 형상인 것으로 도시하여 설명하고 있으나, 본 발명이 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.
수지블록(40)은 골재와 수지를 포함하는 배합물로 이루어지며, 내측 중앙에 두께방향으로 소정직경의 전선인출홀(40a)이 관통되게 형성된다. 또한, 수지블록(40)은 수지 6 내지 13wt%, 석분 7 내지 13wt%, 경화제 1 내지 2wt% 및 안료 1 내지 2wt%와, 직경 2 내지 6㎜의 골재 70 내지 85wt%를 포함할 수 있다. 상기 수지는 바람직하게 불포화폴리에스테르를 사용할 수 있으며, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다. 또한, 상기 안료는 내광내후성 및 내열성이 우수한 산화철을 주성분으로 하는 착색안료를 사용할 수 있다.
태양전지모듈(20)은 수지블록(40) 상면에 배치되며, 측면으로부터 가해지는 외력으로부터 보호하기 위하여 가장자리로부터 소정거리 이격되게 설치된다. 예컨대 수지블록(40)의 가장자리에서 0.5 내지 1cm 이격되게 배치된다. 그리고, 태양전지모듈(20)은 외부로 전력을 송전하기 위한 양극전선(51)과 음극전선(52)을 가진다. 양극전선(51)과 음극전선(52)은 수지블록(40)의 전선인출홀(40a)을 통해 수지블록(40)의 배면 밖으로 인출되며, 예컨대 후술하는 태양광 발전 블록 설치장치 하부의 연결관을 통해 서로 연결되어 발전된 전력을 외부로 전달할 수 있도록 구성될 수 있다.
투명수지강화층(10)은 수지블록(40) 상면에 태양전지모듈(20)을 덮도록 형성된다. 이러한 투명수지강화층(10)은 예컨대 UP수지(불포화폴리에스테르 수지) 50 내지 70wt%, 아크릴계 모노모 4 내지 15wt%, SM(스티렌 모노머) 24 내지 30wt%, UV차단제 1 내지 3wt% 및 경화제 0.5 내지 1.5wt%를 포함할 수 있으며, 더 바람직하게는 UP수지(불포화폴리에스테르 수지) 60wt%, 아크릴계 모노모 10wt%, SM 27wt%, UV차단제 2wt% 및 경화제 1wt%로 이루어질 수 있다. 상기 구성성분들은 통상적으로 수지 제조에 사용되는 것이므로 여기서는 자세한 설명은 생략한다.
이때, 태양전지모듈(20)은, 투명수지강화층(10)의 중앙에 배치되며, 예컨대 투명수지강화층(10)의 가장자리에서 0.5 내지 1cm 이격되게 배치된다.
또한, 투명수지강화층(10)의 상면에는 소정간격을 두고 복수의 반구형의 미끄럼방지돌기(10a)가 돌출되게 형성된다. 투명수지강화층(10)은 내구성이 우수하여 내측에 위치한 태양전지모듈(20)을 보호하며, 세척이 용이한 재질로 이루어져 보행자의 통행이나 외부 이물질에 의해 오염되더라도 손쉽게 오염된 부분을 제거할 수 있다. 또한, 투명수지강화층(10)은 반구형의 미끄럼방지돌기(10a)에 의해 태양전지모듈(20)로 입사되는 빛의 양은 증가시키고, 투명수지강화층(10)의 내부에서 굴절되어 빛의 소멸 양을 감소시킴으로써 태양광 발전량을 높일 수 있다. 이러한 투명수지강화층은 예컨대 애경화학㈜의 겔코트(제품명: AC500)을 사용할 수 있다.
이러한 투명수지강화층(10)은 두께가 2.0 내지 3.0mm로 이루어질 수 있다. 투명수지강화층(10)의 두께가 2.0mm 미만이면 보행자 통행시 예기치 않게 투명수지강화층(10) 또는 태양전지모듈(20)이 파손될 수 있고, 투명수지강화층(10)의 두께가 3.0mm를 초과하면 태양열 발전효율이 저하되는 문제가 발생할 수 있다.
유색층(30)은 투명수지강화층(10)과 수지블록(40) 사이에 형성되며, 수지블록(40)과 투명수지강화층(10)을 서로 부착시켜 일체화하며, 태양전지모듈(20)을 씰링하여 외부 이물질 및 습기로부터 보호하는 방진/방수의 역할을 한다. 이러한 유색층(30)은 수지블록(40)과 박리 및 이탈이 발생되지 않고, 크랙을 방지할 수 있도록 바람직하게 수지블록(40)과 동일한 재질을 사용할 수 있으며, 예컨대 UP수지(불포화폴리에스테르 수지) 43 내지 55wt%, 석분 43 내지 55wt%, 경화제 0.5 내지 1.5wt% 및 안료 0.5 내지 1.5wt%를 포함할 수 있으며, 더 바람직하게는 UP수지(불포화폴리에스테르 수지) 49wt%, 석분 49wt%, 경화제 1wt% 및 안료 1wt%로 이루어질 수 있다. 이러한 유색층은 예컨대 Cray valley사의 BU라는 제품을 사용할 수 있다.
종래의 태양광 에너지 산업은 99.9%가 에너지밀도가 낮아 큰 설치면적이 필요하고 공간토지의 생산성을 저해하고 있다. 그러나, 본 실시예의 태양광 발전 블록(100)은 인도, 차도, 공원, 자전거 도로 등에 자유로이 설치하여 전기를 발전할 수 있어 별도의 추가 공간이 발생하지 않는다.
또한, 태양광 발전 블록(100)의 표면 및 결합구조가 화학적으로 안정된 상태이므로, 내수성, 내알카리성, 내산성 및 내약품성이 우수하여 블록 자체의 수명 연장을 가져올 수 있으며, 오염에도 강하여 내구성이 우수하고, 대량 생산이 가능하여 경제적인 시공이 가능한 효과가 있다.
또한, 블록 제조시 시멘트를 전혀 사용하지 않아 시멘트 경화물에 다량 존재하는 수산화칼슘(Ca(OH)2)이 유출되어 발생하는 백화현상(Whitening Event)이 전혀 발생하지 않으며, 이로 인해 발생하는 가장 심각한 문제인 균열이 발생하지 않게 되므로 시공 후 발생하는 유지보수 비용 등의 경제적 손실을 줄일 수 있는 효과를 기대할 수 있다.
또한, 태양광 발전 블록(100)의 표면이 투명수지강화층(10)에 의해 보호되어 태양전지모듈(20)이 안전하게 주간에 안전하게 태양빛 에너지를 흡수하여 전기를 발생시켜 주간에 직류전압을 바로 사용하거나 배터리에 저장하여 야간에 전기를 소비하는 제품 등에 다양하게 사용할 수 있어 친환경연료로 제공할 수 있는 효과가 있다.
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한편 태양광 발전 블록의 또 다른 실시예를 설명하면 하기와 같다.
도 3a는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 태양광 발전 블록의 사시도이고, 도 3b는 도 3a의 분해 사시도이다.
도 3a 및 도 3b를 참조하면, 태양광 발전 블록(100)은, 수지블록(40), 투명수지강화층(10), 태양광전지층(80) 및 투명보호층(90)을 포함한다. 본 실시예에서는, 태양광 발전 블록(100)이 평면에서 볼 때 정사각형 형상인 것으로 도시하여 설명하고 있으나, 본 발명이 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.
수지블록(40)은 상기 일 실시예와 동일한 구성이므로 자세한 설명은 생략하기로 한다.
다음으로 태양광전지층(80)은 태양전지모듈(20), 접착부(70), 및 압축판(60)을 포함한다.
먼저 상기 태양전지모듈(20)은 상기 전선인출홀을 통해 인출되는 양극 및 음극전선을 가지며, 태양전지모듈(20)의 내측에는 수직방향으로 관통되는 다수개의 관통공(23)이 형성되고, 상기 수지블록 상면에 배치된다.
한편 태양전지모듈(20)의 상세한 내용은 상기 일 실시예와 동일하므로 생략하기로 한다.
다음으로 상기 태양전지모듈(20)의 상면에는 투명에폭시 또는 양면테이프 재질의 접착부(70)가 형성된다.
상기 접착부(70)는 상기 압축판(60)과 태양전지모듈(20)을 서로 부착시키는 역할을 하는 것으로 바람직하게는 투명에폭시 또는 양면테이프 재질로 형성되나, 접착력을 가지는 어떠한 물질이라도 사용될 수 있다.
*또한 도 3b에서는 상기 접착부(70)의 형태를 접착띠 형태로 도시하였으나 이는 여타 다른 형태로 형성될 수도 있으며 상기 태양전지모듈(20)의 관통공(23)을 가리지 않도록 형성되어야 한다.
다음으로 상기 접착부(70)의 상면에는 압축판(60)이 부착된다.
상기 압축판(60)은 내측에 다수개의 관통공(63)이 형성되고 네 모퉁이 마다 지지대(61)가 형성된다.
더욱 상세하게 설명하자면 상기 압축판(60)의 관통공(63)은 상기 태양전지모듈(20)의 관통공(23)과 동일한 위치에 형성된다. 상기 동일한 위치에 위치하는 관통공(63, 23)의 용도는 하기에 투명보호층(90)이 형성되는 것과 함께 설명하기로 한다.
상기 각각의 지지대(61)는 제1 몰드 내 각 모서리에 지지된 상태로 접하게 된다.
상기 지지대(61)에 의해 압축판(60)이 제 1몰드에 투입되면 압축판(60)의 위치가 항상 제1 몰드의 중앙에 위치하게 된다.
이로써 외부의 충격을 압축판(60)이 효과적으로 흡수하여 태양전지모듈(20)의 파손을 방지할 수 있다.
또한 상기와 같은 역할을 하는 지지대(61)는 태양전지모듈(20)의 네 모퉁이에도 형성될 수 도 있다.
이와 같이 형성된 태양광전지층(80)은 통상적인 투명수지가 경화되어 형성되는 투명보호층(90)의 내부에 삽입된다.
상기 투명보호층(90)은 태양광전지층(80)을 빈틈없이 둘러싸는 형태로 형성되어 태양광전지층(80)을 보호하는 역할을 한다.
더욱 상세하게 설명하자면, 투명보호층(90)은 제작단계에서 제1 몰드에 투명수지강화층(10)을 완전 경화시킨 후 그 배면에 다시 액체상태의 투명수지를 부어 경화되기 전에 미리 제작해둔 태양광전지층(80)을 완전히 잠기도록 삽입한 후 경화시켜 형성된다.
이때 상기 태양전지모듈(20)과 압축판(60)에는 서로 동일한 위치에 관통공(23, 63)이 형성되므로 태양광전지층(80)을 투명수지에 잠기도록 투입하면 상기 다수개의 관통공(23, 63)을 통해 투명수지가 태양광전지층(80)의 배면으로 유입되고 이로인해 상기 태양광전지층(80)을 점차 가압하여 완전히 투명수지에 잠긴 상태로 경화되어 투명보호층(90)이 형성되는 것이다.
다음으로 상기 투명보호층(90)의 상면에는 투명수지강화층(10)이 형성된다.
이러한 투명수지강화층(10)은 예컨대 UP수지(불포화폴리에스테르 수지) 50 내지 70wt%, 아크릴계 모노모 4 내지 15wt%, SM(스티렌 모노머) 24 내지 30wt%, UV차단제 1 내지 3wt% 및 경화제 0.5 내지 1.5wt%를 포함할 수 있으며, 더 바람직하게는 UP수지(불포화폴리에스테르 수지) 60wt%, 아크릴계 모노모 10wt%, SM 27wt%, UV차단제 2wt% 및 경화제 1wt%로 이루어질 수 있다. 상기 구성성분들은 통상적으로 수지 제조에 사용되는 것이므로 여기서는 자세한 설명은 생략한다.
한편, 이러한 태양광 발전 블록(100)은 예컨대 광장에 복수 개를 설치하는 경우 일자로 길게 설치하게 되며, 그 양단 또는 일단에 양극 및 음극 전원을 설치하여 복수의 태양광 발전 블록을 도 3(a) 및 도 3(b)와 같은 직렬 연결 구조 또는 도 5(a) 및 도 5(b)와 같은 병렬 연결 구조로 연결하여 하나의 태양광 발전 모듈을 구성한다.
이때, 태양광 발전 모듈을 병렬로 구성하면 전류치가 태양광 발전 블록의 수만큼 배가되는 효과가 발생한다. 예를 들어 80W(18V*4.45A)를 발전시켜 조명등을 켜고자 한다면 5인치 태양전지모듈(V=0.5V, 1=4.45A)이 포함된 태양광 발전 블록 36개를 바닥에 병렬(0.5V*36=18V*4.45A)로 설치한 후 전기적으로 연결하면 된다.
위와 같은 직렬 또는 병렬 연결을 위해 각각의 태양광 발전 모듈은 하측에 양극전선 및 음극전선을 가지는데, 서로 전기적으로 연결된 태양광 발전 모듈 중 하나가 파손되거나 아래로 가라앉으면서 그 양극전선 또는 음극전극 중 하나가 함께 단선되면서 태양광 발전 모듈 전체 또는 그 중 일부의 작동이 불가능해질 수 있다.
이러한 문제를 방지하기 위해 태양광 발전 블록 설치장치를 지면에 먼저 설치한 후 복수의 태양광 발전 블록을 배치할 수 있다.
도 6는 본 발명의 일 실시예에 따른 태양광 발전 블록 설치장치의 사시도이고, 도 7은 도 6를 뒤집어서 도시한 사시도이다.
도 6 및 도 7을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 태양광 발전 블록 설치장치(400)는, 몸체와 복수의 제1 및 제2 연결관(440, 450)을 포함한다.
상기 몸체는, 중앙에 구멍(410)이 형성된 사각 띠 형상으로 상면에 전술한 태양광 발전 블록(100)이 거치되는 지지면(420)과, 지지면(420) 둘레에 수직으로 연장되게 설치된 4개의 벽면(430)을 포함한다.
제1 및 제2 연결관(440, 450)은 상기 몸체의 지지면(420)에서, 대향되는 제1 및 제2 배면(S1, S2)에 중공부가 대향되게 각각 설치된다. 이때, 제1 및 제2 연결관(440, 450)은 제1 및 제2 배면(S1, S2)을 따라 복수 개가 서로 이격되게 설치된다. 제1 연결관(440)은 상기 몸체의 바깥쪽을 향해 돌출되게 형성된 결합돌기(440a)를 가진다. 결합돌기(440a)는 인접한 몸체에 설치된 제2 연결관(450)의 중공부(450a) 내에 끼움 결합되어 복수의 태양광 발전 블록 설치장치(400)을 예컨대 일자 형태로 연결시킨다.
이러한 구조에 따라, 예컨대 제1 몸체의 지지면 위에 거치된 제1 태양광 발전 블록의 양극전선 또는 음극전선은 제1 연결관의 중공부를 통해 인출되어 인접한 제2 몸체에 설치된 제2 연결관의 중공부를 통과한 후 제2 몸체의 지지면 상에 거치된 제2 태양광 발전 블록의 음극전선 또는 양극전선과 연결되어 태양광 발전 모듈을 구성하는 것이다. 이때, 인접한 태양광 발전 블록 간의 전기적 연결은 각 전선의 단부에 캡을 씌워 연결할 수 있으며, 상기 캡은 인접한 전선을 서로 연결한 후 그 둘레에 절연성 수지를 코팅되게 도포함으로써, 태양광 발전 블록이 지면 내에 설치된 후 일정시간 시간이 경과하면 이 절연성 수지가 경화되면서 절연문제가 자연적으로 해소되도록 할 수 있다.
본 실시예에서, 몸체의 지지면(420)의 배면에는 제1 및 제2 연결관(440, 450)이 이격되어 복수 개 설치되므로, 병렬 연결 구조는 물론 복수의 전선 연결이 요구되는 직렬 연결 구조에도 효과적으로 대응할 수 있다.
또한, 상기 몸체의 지지면(420)에서, 제1 및 제2 배면(S1, S2)을 연결하는 제3 및 제4 배면(S3, S4)에는 십자형상으로 된 제3 및 제4 연결관(460, 470)이 각각 더 설치될 수 있다. 제3 및 제4 연결관(460, 470)에서 제1 및 제2 관부(460a, 470a)는, 중공부가 제1 및 제2 연결관(440, 450)의 중공부와 대향되게 이루어지며, 태양전지모듈(20)의 양극전선 및 음극전선(51, 52)이 관통되는 보조 전선지지부의 역할을 수행한다.
또한, 제3 및 제4 연결관(460, 470)의 제3 및 제4 관부(460b, 470b)는, 중공부가 제1 및 제2 연결관(440, 450)의 중공부와 수직방향을 향하도록 각각 설치된다.
도 8(a)에 도시된 바와 같이, 복수의 태양광 발전 블록 설치장치(400)를 2줄 이상으로 구성할 때 사용할 수 있다. 또한, 도 8(b)에 도시된 바와 같이, 제1 내지 제4 연결관은 태양광 발전 블록 설치장치가 2줄 이상이면서 서로 엇갈리게 배치되는 경우와 같이 필요시 불규칙한 간격으로 구성될 수도 있다.
위와 같이 구성된 태양광 발전 블록의 설치장치는, 내부에 태양광 발전 블록을 하나씩 설치하여 공원, 인도 및 자전거도로 등에 원하는 배열로 간단히 설치할 수 있다. 또한, 강한 충격이나 누적된 하중에도 서로 결합된 상태의 태양광 발전 블록 설치장치는 쉽게 아래로 가라앉지 않으며 내부에 설치된 태양광 발전 블록의 일부가 파손되더라도 하측의 양극전선 및 음극전선의 파손은 방지되므로, 지면에 직접 설치된 복수의 태양광 발전 블록을 포함하는 태양광 발전 모듈에서 태양광 발전 블록 중 하나가 파손되거나 아래로 가라앉으면서 그 양극전선 또는 음극전선 중 하나가 단선되어 태양광 발전 모듈 전체 또는 그 중 일부의 작동이 불가능해지는 문제를 사전에 방지할 수 있다.
도 9은 본 발명의 일 실시예에 따른 태양광 발전 블록의 제조방법을 나타낸 플로우차트이다.
이하, 도 9을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 태양광 발전 블록의 제조방법에 대해 설명한다.
도 10 및 도 11을 더 참조하면, 먼저 상면에 후술하는 제1 투명수지가 침투되도록 복수의 소형돌기 음각부(310a)가 형성된 상부 개방형의 제1 몰드를 준비한다(S100). 상기 제1 몰드는 중앙이 개방된 띠 형상의 바디부(210)와 개방부의 테두리에 형성된 걸림턱(220)을 갖는 지지부(200)와, 지지부(200)에 결합되는 수용부(300)를 포함한다. 수용부(300)는 상면에 소형돌기 음각부(310a)가 형성된 지지면(310)와, 지지면의 가장자리에 수직 설치된 4개의 벽면(320)을 포함하며 내부에 수용공간(330)이 마련된다. 그리고, 벽면(320)의 상단에는 지지부(200)의 걸림턱(220)에 걸림 지지되는 플랜지부(340)가 형성된다. 이러한 제1 몰드 내에 두께가 저점도의 투명수지를 투입하여 투명수지강화층을 형성한다(S200).
이때, 태양전지모듈 상부의 투명수지강화층의 두께가 2.0mm 미만이면 태양전지모듈 투입시 태양전지모듈의 무게에 의해 침전이 발생할 수 있고 투명수지강화층의 강도가 약해지며, 투명수지강화층의 두께가 3.0mm를 초과하면 투명수지강화층의 두께가 지나치게 두꺼워져 태양광 발전 효율이 저하된다.
또한, 상기 투명수지는, 자외선 차단제가 포함된 점도 3.5ps 미만의 저점도 투명수지 99 내지 99.5wt% 및 경화제 0.5 내지 1wt%를 포함할 수 있다. 이때, 상기 투명수지는 필요시 충진용 글라스비드를 더 포함할 수 있다. 이때, 투명수지의 점도가 3.5ps 이상이면 투명수지가 넓게 퍼지기 어렵기 때문에 상대적으로 제1 몰드 내에 많은 양이 투입되어 투명수지강화층의 두께가 지나치게 두꺼워지게 된다. 이 경우 투명수지강화층이 태양전지모듈의 태양광 발전 효율을 저하시키게 된다.
또한, 상기 제1 몰드의 소형돌기 음각부(310a)는 보도블록 상면에 형성되는 미끄럼방지돌기가 미끄럼 방지효과를 충분히 제공하면서 상부 충격에 의해 쉽게 파손되지 않는 충분한 강도를 가질 수 있도록 최대 깊이 1mm 정도로 형성할 수 있다. 소형돌기 음각부(310a)의 깊이가 1mm를 초과하면 보도블록의 표면이 지나치게 울퉁불퉁해져서 보행에 불편함을 야기할 수 있다.
다음으로, 상기 제1 몰드의 투명수지강화층이 경화되기 전에 태양전지모듈을 곧장 투입하여 투명수지강화층과 태양전지모듈이 동시에 반경화되면서 일체화되도록 한다(S400). 상기 투명수지강화층은 태양전지모듈의 상면을 커버하여 외부충격으로부터 태양전지모듈을 보호하여 파손을 방지하는 역할을 한다.
이때, 투명수지강화층이 완전히 경화된 후 태양전지모듈을 투입하면 투명수지강화층과 태양전지모듈이 압착되지 않아 투명수지강화층과 태양전지모듈 사이에 이격 틈새가 발생되며, 이에 표면에 작은 충격이 가해지더라도 태양전지모듈이 쉽게 파손될 수 있으며, 후술하는 유색층 형성물질이 이러한 이격 틈새를 통해 침투하여 제품불량이 발생될 수 있다.
한편, 본 실시예의 태양전지모듈은 투명수지에 의해 전체가 커버되도록 그 크기를 제1 몰드의 가로 및 세로 길이 보다 각각 0.5 내지 1cm 작게 형성한다. 따라서, 태양전지모듈을 제1 몰드 내에 투입하는 과정에서, 태양전지모듈이 제1 몰드 중앙에 위치하지 않고 한쪽으로 치우치는 문제가 발생할 수 있다. 이렇게 태양전지모듈이 한쪽으로 치우치게 태양광 발전 블록이 제조되면, 통행시 하중이 한쪽으로 쏠리면서 태양전지모듈의 파손 가능성이 커지게 된다.
이를 방지하기 위해, 도 12(a) 및 도 12(b)에 도시된 바와 같이, 태양전지모듈(20)의 각 모서리에는 제1 몰드의 지지면(310)의 서로 대향되는 모서리와 각각 밀접되는 길이를 갖도록 형성된 날개부(21)가 각각 돌출되게 형성될 수 있다. 즉, 각각의 날개부(21)의 단부가 제1 몰드 내 각 모서리에 지지된 상태로 태양전지모듈(20)이 투입됨으로써 태양전지모듈(20)이 항상 제1 몰드의 중앙에 위치하게 된다. 이때, 날개부(21)는 상면에 소정 높이의 지지핀(21a)을 가지며, 이 지지핀(21a)은 투명수지강화층(10)의 두께가 균일해지는 역할과 태양전지모듈(20)의 상부의 투명수지강화층이 일정한 두께를 갖도록 하여 태양전지모듈이 파손되는 것을 방지하는 역할을 한다. 즉, 지지핀(21a)은 태양전지모듈(20)이 제1 몰드의 바닥면에 닿게 되어 태양전지모듈이 태양광 발전 보도블록의 표면으로 노출되는 것을 방지한다.
도 13에 도시된 바와 같이, 날개부(21)의 두께(a)는 약 2.5mm일 수 있으며, 지지핀(21a)의 높이(b)는 바람직하게는 2.0 내지 2.5mm일 수 있다.
다음으로, 상기 제1 몰드 내에 수지, 석분 및 산화철을 포함하는 착색안료와 경화제가 배합된 혼합물을 투입하여 유색층을 형성한다(S500). 상기 유색층은 투명수지강화층과 상기 태양전지모듈이 서로 분리되지 않도록 단단히 고착시키는 역할을 하며, 또한 외부로부터 습기나 이물질이 침투하는 것을 차단하여 태양전지모듈의 신뢰성을 향상시키는 역할을 할 수 있다. 이때, 상기 수지와 석분은 바람직하게 1:1의 비율로 혼합될 수 있다. 이는 상기 혼합물에 유동성을 부여함으로써 후술하는 수지블록 투입시 상기 혼합물이 수지블록의 기공을 통해 쉽게 침투되도록 하여 유색층과 수지블록, 더 나아가서는 투명수지강화층과 수지블록을 일체화시키기 위한 것이다.
다음으로, 상기 유색층이 경화되기 이전에 상기 제1 몰드 내에 골재와 수지를 포함하는 수지블록을 투입하여 제1 가제품을 마련한다(S700).
본 실시예의 수지블록은, 내측 중앙에 전선인출홀 형성돌기가 형성된 상부 개방형의 제2 몰드를 마련하고(S610), 상기 제2 몰드를 이용하여 제조하게 된다. 이때, 상기 전선인출홀 형성돌기는 제조되는 수지블록의 높이와 동일하게 형성하여 수지블록 완성시 내측 중앙부에 양극 및 음극 전선을 인출시키기 위한 전선인출홀이 관통 형성되도록 하는 역할을 한다. 이때, 제2 몰드는 내부 공간이 제1 몰드의 내부 공간과 동일한 가로*세로 사이즈를 갖는다.
이러한 제2 몰드에 골재와 수지를 배합하여 투입하고(S620, S630), 제2 몰드 위에 가로*세로의 길이가 각각 상대적으로 0.2mm 정도 작은 지그판을 덮은 후 고압의 압축기로 지그판을 가압하여 배합물을 평탄화 및 다짐하여 제2 가제품을 마련한 후, 상기 제2 가제품을 10 내지 14시간, 더 바람직하게는 약 12시간 동안 자연 경화시켜 양생한 다음 상기 제2 몰드로부터 탈형하여 표면이 고르고 균일한 높이를 갖는 수지블록을 제조할 수 있다(S640).
또한, 상기 배합물은, 수지 6 내지 13wt%, 석분 7 내지 13wt%, 경화제 1 내지 2wt% 및 안료 1 내지 2wt%를 혼합하고, 직경 2 내지 6㎜의 골재 70 내지 85wt%를 부은 후, 이들 재료가 균일하게 혼합되도록 10 내지 15분 동안 배합하여 제조될 수 있다. 이때, 상기 배합물의 더 바람직한 배합비율은 수지 6wt%, 석분 10wt%, 경화제 1wt% 및 안료 1wt%를 포함할 수 있다. 상기 수지는 바람직하게 불포화폴리에스테르수지를 사용할 수 있으며, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다. 또한, 상기 안료는 내광내후성 및 내열성이 우수한 산화철을 주성분으로 하는 착색안료를 사용할 수 있다.
다음으로, 상기 제1 가제품을 바람직하게 12시간 정도 자연 경화시켜 상기 유색층에 의해 상기 투명수지강화층, 태양전지모듈 및 수지블록이 구성요소간 분리, 박리 이탈되지 않게 일체화되도록 양생한다(S800). 이후, 상기 제1 몰드로부터 탈형하여 태양광 발전 블록을 완성한다(S900). 이렇게 완성된 태양광 발전 블록은 필요시 개별 검사 과정을 거쳐 적재 및 포장된다.
이하, 본 발명의 일 실시예에 의해 제조된 태양광 발전 블록(실시예)과 본 발명의 실시예에 포함되는 태양전지모듈(비교예)에 대해 전류전압 측정장치를 이용하여 출력을 측정한 결과에 대해 설명한다. 실시예에서 투명수지강화층과 태양전지모듈 사이의 두께 간격은 2mm이다.
이때, 태양전지모듈은 길이와 폭이 150mm*85mm로 구성되며, 최대출력 1.5W, 최대전압(Vmp) 15V, 최대전류(Imp)는 96mA의 규격을 가진다.
또한, 태양광 전류전압 측정장치는 공통적으로 ?L830L"를 사용하였으며, 이를 통해 오전 10시 태양광에 동일시간에 노출시켜 전류전압을 측정하였다.
위와 같은 조건하에서 측정된 결과를 보면, 실시예의 경우 전압은 18.35V이고 비교예의 전압은 17.51V이며, 실시예의 전류는 88.9A이고 비교예의 전류는 88.4A이며, 이에 실시예의 출력(W)는 1.6으로 비교예의 경우 1.5로 측정되었다.
본 실시예의 태양광 발전 블록은 일반적인 보도블록처럼 바닥 면에 설치되므로 오전 12시경에 태양빛과의 각도가 직각이 되어 가장 우수한 태양광 발전 효율을 얻을 수 있다. 본 실험예서와 같이 오전 10시에도 발전 효율이 높게 나오는 것은 태양광 발전 블록의 상면에 배치된 투명수지강화층의 표면에 반구형의 미끄럼방지돌기가 형성되므로, 직각으로 주사되지 않은 빛이 이 투명수지강화층에 굴절되면서 직각과 유사하게 태양전지모듈에 입사되어, 태양전지모듈로 입사되는 빛의 양은 증가하고, 내부에서 굴절된 빛이 태양전지모듈에 부딪혀 소멸되는 양은 줄어들게 되어 태양광 발전효율이 높아지는 것이다.
따라서, 본 발명의 실시예에 따른 태양광 발전 블록은 동일한 규격의 태양전지모듈에 비해 동등하거나 더 우수한 전류/전압 및 출력을 가짐을 확인할 수 있다.
변형예
이하, 본 발명의 태양광 발전 블록 제조방법의 다른 실시예에 대해 설명한다. 여기서, 앞서 설명한 제조방법과 유사한 부분에 대해서는 중복을 피하기 위하여 그에 대한 구체적인 설명을 생략하며, 앞서 설명한 실시예와 상이한 부분에 대해 구체적으로 설명하기로 한다.
도 14을 참조하면, 먼저, 상면에 복수의 반구형의 소형돌기 음각부가 형성된 상부 개방형의 제1 몰드를 준비한다(S10) 그리고, 제1 몰드 내에 두께가 0.3 내지 0.7mm가 되도록 투명코팅액을 투입한다(S20). 상기 투명코팅액은 투명수지와 UV차단제 및 경화제 등을 혼합하여 제조할 수 있다.
그리고, 상면에 투명수지강화층이 부착된 태양전지모듈을 마련한다.
본 실시예의 태양전지모듈은, 먼저 상면에 복수의 반구형의 소형돌기 음각부가 형성된 상부 개방형의 제3 몰드를 준비하고(S60), 상기 제3 몰드 내에 두께가 1.7 내지 2.3mm가 되도록 저점도의 투명수지를 투입한 후(S80) 완전경화시켜 투명수지강화층을 마련하고, 상기 제3 몰드로부터 탈형한다(S80).
그리고, 투명수지강화층의 배면에 접착층을 형성한 후(S90), 태양전지모듈을 부착한다(S95). 이때, 상기 접착층은 에폭시 수지를 중탕시킨 주제와 경화제를 1:1로 배합한 후 스프레이건 등을 사용하여 투명수지강화층의 배반면 전체에 고르게 도포할 수 있으며, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다. 이후, 약 12시간 정도 자연 경화에 의한 양생을 하여 투명수지강화층을 갖는 태양전지모듈을 완성한다.
다음으로, 상기 제1 몰드 내에, 투명수지강화층이 아래를 향하도록 태양전지모듈을 투입한다(S30).
다음으로, 상기 투명코팅액이 경화되기 전에, 태양전지모듈 위에 지그판을 덮고 압축기로 가압하여 투명코팅액이 태양전지모듈의 측면을 커버하도록 한 후(S40), 반경화하여 일체화시킨다(S50).
이후, 앞서 설명한 실시예의 유색층 투입 공정 및 수지블록 투입 공정 등을 수행하여 태양광 발전 블록을 완성할 수 있다.
본 발명은 상술한 실시 형태 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니며 첨부된 청구범위에 의해 한정하고자 한다. 따라서, 청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 당 기술분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 형태의 치환, 변형 및 변경이 가능할 것이며, 이 또한 본 발명의 범위에 속한다고 할 것이다.
이하, 본 발명의 태양광 발전 블록의 또 다른 실시예에 대한 제조방법에 대해 설명한다. 여기서, 앞서 설명한 제조방법과 유사한 부분에 대해서는 중복을 피하기 위하여 그에 대한 구체적인 설명을 생략하며, 앞서 설명한 실시예와 상이한 부분에 대해 구체적으로 설명하기로 한다.
도 15를 참조하면, 태양광 발전 블록 제조방법의 다른 실시예는 상면에 복수의 반구형의 소형돌기 음각부가 형성된 상부 개방형의 제1 몰드 내에 두께가 0.3 내지 0.7mm가 되도록 투명코팅액을 투입하고 일정한 높이로 완전 경화시켜 투명수지강화층(10)을 형성하는 단계(S100, 200, 300)를 수행한다.
이와 같이 투명수지강화층(10)이 형성되면 일정한 높이로 경화된 투명수지강화층(10)의 배면으로 1.7 내지 2.3mm가 되도록 투명코팅액을 투입하는 단계(S400)를 수행한다.
상기 투명코팅액은 경화되어 투명보호층(90)을 형성하게 된다.
한편 상기 투명코팅액이 경화되기 전에 태양광전지층(80)을 삽입하고 투명코팅액이 태양광전지층(80)의 배면까지 차오르도록 압력을 가하는 단계(S500)를 수행한다.
한편 태양광전지층(80)을 구성하는 태양전지모듈(20)과 압축판(60)에는 동일한 위치에 다수개의 관통공(23, 63)이 형성되므로 태양광전지층(80)을 삽입할때 발생할 수 있는 기포가 쉽게 빠져나가고 아울러 관통공(23, 63)을 통해 투명코팅액이 태양광전지층(80)의 배면으로 쉽게 유입되어 태양광전지층(80)완전히 잠길 수 있게 되는 것이다.
또한 상기 태양광전지층(80)의 제조방법에 대해 설명하자면 전선인출홀을 통해 인출되는 양극 및 음극전선을 가지며, 상기 수지블록(40) 상면에 배치되는 태양전지모듈을 준비하고(S410), 상기 태양전지모듈의 상부에 투명에폭시 또는 양면테이프 재질로 형성되는 접착부를 부착하며(S420), 내측에 다수개의 관통공이 형성되고 네 모퉁이 마다 지지대가 형성된 압축판을 상기 접착부에 접착시키고(S430), 상기 태양전지모듈의 표면에 투명수지를 도포하고 경화(S440)시켜 제작한다.
다음으로 이와 같이 제작된 태양광전지층(80)을 상기 투명코팅액에 완전히 잠기도록 삽입한 후 수지블록을 제1 몰드 내에 삽입하는데, 이때 투명코팅액이 수지블록의 측면까지 차오르도록 압력을 가하는 단계(S600)를 수행한다.
이러한 상태로 수지블록의 측면까지 차오른 투명코팅액이 경화되어 형성되는 제1 가제품을 양생한 후(S700) 상기 제1 몰드로부터 탈형하는 단계(S800)를 수행한다.
부호의 설명
10 ; 투명수지강화층
10a ; 미끄럼방지돌기
20 ; 태양전지모듈
21 ; 날개부
21a ; 지지핀
30 ; 유색층
40 ; 수지블록
40a ; 전선인출홀
51, 52 ; 양극 및 음극전선
100 ; 태양광 발전 블록
200 ; 지지부
210 ; 바디부
220 ; 걸림턱
300 ; 수용부
310 ; 지지면
320 ; 벽면
330 ; 수용공간
340 ; 플랜지부
400 ; 태양광 발전 블록 설치장치
410 ; 구멍
420 ; 지지면
430 ; 벽면
440 ; 제1 연결관
440a ; 결합돌기
450 ; 제2 연결관
450a ; 제2 연결관의 중공부
460 ; 제3 연결관
460a ; 제1 관부
460b ; 제3 관부
470 ; 제4 연결관
470a ; 제2관부
470b ; 제4관부
470c ; 제4 관부의 중공부

Claims (13)

  1. 골재와 수지를 포함하며, 전선인출홀을 갖는 수지블록;
    상기 전선인출홀을 통해 인출되는 양극 및 음극전선을 가지며, 상기 수지블록 상면에 배치되는 태양전지모듈;
    상면에 복수의 반구형의 미끄럼방지돌기를 가지며, 상기 수지블록 상면에 상기 태양전지모듈을 덮도록 형성된 투명수지강화층; 및
    상기 수지블록과 상기 투명수지강화층을 일체화시키는 유색층; 을 포함하는태양광 발전 블록.
  2. 골재와 수지를 포함하며, 전선인출홀을 갖는 수지블록;
    상기 전선인출홀을 통해 인출되는 양극 및 음극전선을 가지며, 상기 수지블록 상면에 배치되는 태양전지모듈, 상기 태양전지모듈의 상부에 부착되는 투명에폭시 또는 양면테이프 재질로 형성되는 접착부, 및 상기 접착부의 상부에 부착되며 내측에 다수개의 관통공이 형성되고 네 모퉁이 마다 지지대가 형성된 압축판을 포함하는 태양광전지층;
    상기 태양광전지층이 내측에 삽입된 채로 경화되어 형성되는 투명보호층; 및
    상면에 복수의 반구형의 미끄럼방지돌기를 가지며, 상기 투명보호층 상면에 형성된 투명수지강화층;을 포함하는 태양광 발전 블록.
  3. 사각 띠 형상으로 상면에 태양광 발전 블록이 거치되는 지지면과, 상기 지지면 둘레에 수직으로 설치된 4개의 벽면을 갖는 몸체를 포함하며,
    상기 지지면에서, 대향되는 제1 및 제2 배면에는 중공부가 대향되게 복수의 제1 및 제2 연결관이 각각 설치되고,
    상기 제1 연결관은 인접한 몸체에 설치된 제2 연결관의 중공부 내에 끼움 결합되도록 결합돌기가 돌출되게 형성되는 태양광 발전 블록 설치장치.
  4. 제3항에 있어서, 상기 몸체의 지지면에서, 상기 제1 및 제2 배면을 연결하는 제3 및 제4 배면에 각각 설치된 제3 및 제4 연결관을 더 포함하며,
    상기 제3 및 제4 연결관은, 중공부가 제1 및 제2 연결관의 중공부와 대향되는 제1 및 제2 관부와 중공부가 제1 및 제2 연결관의 중공부와 수직방향을 향하는 제3 및 제4 관부를 각각 포함하는 십자관으로 이루어지며, 상기 제3 관부는 인접한 몸체에 설치된 제4 관부의 중공부 내에 끼움 결합되도록 결합돌기가 돌출되게 형성되는 것을 특징으로 하는 태양광 발전 블록 설치장치.
  5. 상면에 복수의 반구형의 소형돌기 음각부가 형성된 상부 개방형의 제1 몰드 내에 두께가 2.0 내지 3.0mm가 되도록 저점도의 투명수지를 투입한 후 반경화시켜 투명수지강화층을 마련하는 단계;
    상기 투명수지강화층이 완전 경화되기 전에, 제1 몰드 내에 태양전지모듈을 투입하여 반경화 일체화시키는 단계;
    상기 제1 몰드 내에 수지, 석분 및 산화철을 포함하는 착색안료 및 경화제가 배합된 혼합물을 투입하여 유색층을 형성하는 단계;
    상기 유색층이 경화되기 전에, 상기 제1 몰드 내에 골재와 수지를 포함하는 수지블록을 투입하여 제1 가제품을 마련하는 단계; 및
    상기 투명수지강화층과 상기 수지블록이 일체화되도록 상기 제1 가제품을 경화시켜 양생한 후, 상기 제1 몰드로부터 탈형하는 단계; 를 포함하는 태양광 발전 블록의 제조방법.
  6. 상면에 복수의 반구형의 소형돌기 음각부가 형성된 상부 개방형의 제1 몰드 내에 두께가 0.3 내지 0.7mm가 되도록 투명코팅액을 투입하는 단계;
    상기 제1 몰드 내에, 상면에 투명수지강화층이 부착된 태양전지모듈을 상기 투명수지강화층이 아래를 향하도록 투입하는 단계;
    상기 투명코팅액이 경화되기 전에, 상기 태양전지모듈 위에 지그판을 덮고 압축기로 가압하여 상기 투명코팅액이 상기 태양전지모듈의 측면을 커버하도록 한 후, 반경화 일체화시키는 단계;
    상기 제1 몰드 내에 수지, 석분 및 산화철을 포함하는 착색안료 및 경화제가 배합된 혼합물을 투입하여 유색층을 형성하는 단계;
    상기 유색층이 경화되기 전에, 상기 제1 몰드 내에 골재와 수지를 포함하는 수지블록을 투입하여 제1 가제품을 마련하는 단계; 및
    상기 투명수지강화층과 상기 수지블록이 일체화되도록 상기 제1 가제품을 경화시켜 양생한 후, 상기 제1 몰드로부터 탈형하는 단계; 를 포함하는 태양광 발전 블록의 제조방법.
  7. 상면에 복수의 반구형의 소형돌기 음각부가 형성된 상부 개방형의 제1 몰드 내에 두께가 0.3 내지 0.7mm가 되도록 투명코팅액을 투입하고 일정한 높이로 완전 경화시켜 투명수지강화층을 형성하는 단계;
    일정한 높이로 경화된 투명수지강화층의 배면으로 1.7 내지 2.3mm가 되도록 투명코팅액을 투입하는 단계;
    상기 투명코팅액이 경화되기 전에 태양광전지층을 삽입하고 투명코팅액이 태양광전지층의 배면까지 차오르도록 압력을 가하는 단계;
    상기 투명코팅액이 골재 및 수지를 포함하는 수지블록을 제1 몰드 내에 삽입하고 투명코팅액이 수지블록의 측면까지 차오르도록 압력을 가하는 단계;
    수지블록의 측면까지 차오른 투명코팅액이 경화되어 형성되는 제1 가제품을 양생한 후 상기 제1 몰드로부터 탈형하는 단계; 를 포함하는 태양광 발전 블록의 제조방법.
  8. 제6항에 있어서, 상기 제1 몰드 내에 태양전지모듈을 투입하기 이전에,
    상면에 복수의 반구형의 소형돌기 음각부가 형성된 상부 개방형의 제3 몰드 내에 두께가 1.7 내지 2.3mm가 되도록 저점도의 투명수지를 투입하는 단계;
    상기 투명수지를 완전 경화시켜 투명수지강화층을 형성한 후, 상기 제3 몰드로부터 탈형하는 단계; 및
    상기 투명수지강화층의 배면에 접착층을 형성하고, 태양전지모듈을 부착한 후, 양생하는 단계; 를 수행하는 것을 특징으로 하는 태양광 발전 블록의 제조방법.
  9. 제5항 또는 제6항에 있어서, 상기 수지블록은,
    상면에 전선인출홀 형성돌기가 형성된 상부 개방형의 제2 몰드 내에 골재와 수지를 포함하는 배합물을 투입하는 단계;
    상기 제2 몰드 위에 지그판을 덮고 압축기로 가압하여 상면이 평탄화된 제2 가제품을 마련하는 단계; 및
    상기 제2 가제품을 10 내지 14시간 동안 경화시켜 양생한 후, 상기 제2 몰드로부터 탈형하는 단계; 를 포함하여 제조되는 것을 특징으로 하는 태양광 발전 블록의 제조방법.
  10. 제8항에 있어서, 상기 배합물은, 수지 6 내지 13wt%, 석분 7 내지 13wt%, 경화제 1 내지 2wt% 및 안료 1 내지 2wt%를 혼합하고, 직경 2 내지 6㎜의 골재 70 내지 85wt%를 부은 후, 10 내지 15분 동안 배합하여 제조되는 것을 특징으로 하는 태양광 발전 블록의 제조방법.
  11. 제5항 또는 제6항에 있어서, 상기 투명수지는, 자외선 차단제가 포함된 점도 3.5ps 미만의 저점도 투명수지 99 내지 99.5wt% 및 경화제 0.5 내지 1wt%를 각각 포함하는 것을 특징으로 하는 태양광 발전 블록의 제조방법.
  12. 제5항 또는 제6항에 있어서, 상기 태양전지모듈은, 각 모서리에 상기 제1 또는 제3 몰드의 대향되는 모서리와 각각 밀접되도록 돌출되게 형성된 날개부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 태양광 발전 블록의 제조방법.
  13. 제7항에 있어서
    상기 태양광전지층은
    전선인출홀을 통해 인출되는 양극 및 음극전선을 가지며, 상기 수지블록 상면에 배치되는 태양전지모듈을 준비하는 단계;
    상기 태양전지모듈의 상부에 투명에폭시 또는 양면테이프 재질로 형성되는 접착부를 부착하는 단계;
    내측에 다수개의 관통공이 형성되고 네 모퉁이 마다 지지대가 형성된 압축판을 상기 접착부에 접착하는 단계; 및
    상기 태양전지모듈의 표면에 투명수지를 도포하고 경화시키는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 태양광 발전 블록의 제조방법.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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