KR0150197B1

KR0150197B1 - 광기전 모듈의 통합프레임과 접합박스

Info

Publication number: KR0150197B1
Application number: KR1019890004727A
Authority: KR
Inventors: 브루스 캠프벨 로버트; 윌리암 럽릭 리차드
Original assignee: 리차드 로시; 에바라 솔라 인코오포레이티드
Priority date: 1988-04-11
Filing date: 1989-04-11
Publication date: 1998-10-01
Also published as: FR2629945A1; JP2704429B2; AU608701B2; AU3139089A; IT8919889A0; IT1228868B; KR890016347A; JPH0212878A; FR2629945B1

Abstract

내용없음

Description

광기전 모듈의 통합 프레임과 접합 박스

제1도는 접합 박스가 프레임과 일체로 형성된 본 발명의 광기전 모듈을 도시한 도면.

제2도는 제1도의 선 A-A'를 따라 절취한 광기전 모듈의 일부분을 도시한 측면도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 광기전 모듈 2 : 솔라셀 판

3 : 프레임 4 : 접합 박스

5 : 프레임 부재 7 : 케이블

8 : 단자 스트립 9 : 단자 블록

본 발명은 광기전 모듈에 관한 것으로서, 특히 광기전 모듈의 프레임과 일체로 형성된 접합 박스에 관한 것이다.

광기전 모듈은 태양광으로부터 전력을 발생하는데 사용하는 장치이다. 광기전 모듈의 예로는 솔라 패널이 있다. 통상적으로, 광기전 모듈은 태양의 광 에너지를 이용 가능한 전기로 변환하기 위해 프레임에 장착되는 복수의 솔라셀을 이용한다. 이런 솔라셀은 시스템의 요구 및 솔라 패널과 솔라셀 자체의 설계에 따라 다양한 구조로 서로 결합될 수 있다.

통상적으로 각 광기전 모듈은 전기 시스템에 결합되기 위해 하나 또는 2개의 접합 박스를 구비한다. 이들 접합 박스는 광기전 모듈의 후면에 장착되어 후면의 일부분을 덮는다. 이런 구조의 예는 Arco Solar, Inc.의 모델 번호 M55 솔라 패널에서 찾아볼 수 있다.

이런 구조에 있어서, 접합 박스는 솔라 패널의 후면에 영구히 부착되어야 하고, 솔라 패널의 전기 보전성을 유지시키기 위해 밀봉되어야 한다. 이것은 많은 시간과 많은 비용이 요구되는 공정일 수 있다. 예컨대, 2개의 유리, 즉 상부층(superstrate)용 유리와 하부층(substrate)용 유리를 사용하는 모듈 설계에 있어서는, 전기 접속부를 형성하기 위하여 후면 하부층을 통해 홀을 절단 또는 드릴 가공하여야 한다. 패널의 후면상에 접합 박스를 배치시킬 경우의 다른 문제점은 취급 및 조립시에 손상되기 쉽다는 것이다. 접합 박스는 후면 패널상에 배치되기 때문에 솔라 패널을 이동시킬 때 편리한 핸들 작용을 한다. 그러나, 이것은 패널의 후면에 접합 박스를 유지시키기 위한 접착성 밀봉부가 우발적으로 파괴될 가능성을 증가시키고, 이어서 패널의 주위 및 전기 보전성이 파괴되게 한다.

광기전 모듈의 후면상에 접합 박스를 배치시킬 경우의 또 다른 문제점은 접합 박스가 후면의 일부분을 덮는다는 것이다. 이것은 양면 솔라셀이 사용되는 솔라 패널에서 특히 중요하다. 양면 솔라셀은 전면 또는 후면 중 어느 한 면에 입사하는 광에 의해 작동된다(즉, 직류 전압 또는 전류를 발생한다). 양면 솔라셀이 광기전 모듈에 사용되는 경우, 솔라셀의 후면이 잡히지 않는 것은 매우 중요하다.

본 발명의 목적은 광기전 모듈의 후면의 소정의 차광(shading)이 최소화 또는 제거되고, 구조, 전기 및 환경 보전성이 개선된 광기전 모듈 및 접합 박스를 제공하는 것이다.

본 발명은 전기를 발생시키는 솔라셀 판과; 그 솔라셀 판을 지지하는 복수의 프레임 부재와; 상기 솔라셀 판을 시스템에 전기적으로 접속시키는 접합 박스를 구비하는 광기전 모듈에 관한 것으로, 상기 접합 박스는 적어도 하나의 프레임 부재와 일체로 형성되어 있다. 프레임 부재에 의해 형성된 프레임은 소정의 크기 또는 형상으로 이루어질 수 있지만, 바람직하게는 장방형으로 이루어진다. 이와 마찬가지로, 접합 박스와 일체로 형성된 프레임 부재는 임의의 프레임 부재일 수 있지만, 바람직하게는 보다 짧은 프레임 부재로 이루어진다.

본 발명은 모듈의 후면 덮개가 최소화되거나 바람직하게는 제거되어야 하는 양면 솔라셀을 이용하는 광기전 모듈에 특히 유용하다. 접합 박스를 프레임과 일체로 형성함으로써, 광기전 모듈의 후면이 전혀 덮히지 않게 되고 그에 따라 솔라셀도 전혀 덮히지 않는다. 이것이 광기전 모듈의 효율을 증가시킨다.

본 발명은 임의의 광기전 모듈의 구조, 전기 및 주위 보전성을 개선한 것이므로, 양면 솔라셀을 갖는 광기전 모듈에만 제한되지는 않는다. 본 발명의 통합 접합 박스 및 프레임의 또다른 장점은 2개의 접합 박스 대신 오직 하나의 접합 박스가 사용되기 때문에 광기전 모듈의 총비용이 절감되는 것이다.

접합 박스를 광기전 모듈의 후면으로부터 제거하는 것은 모듈의 구조, 전기 및 주위 보전성을 증가시킨다. 모듈의 후면상에 접합 박스가 없는 경우에도, 광기전 모듈을 취급하는 사람이 주위 밀봉을 고의로 파괴하여 그것에 의해 상기 모듈의 전기 보전성을 손상시키지는 않을 것이다.

본 발명의 통합 프레임 및 접합 박스는 광기전 모듈의 병렬/직렬 접속과 전기 시스템에 대한 그들의 접속을 보다 용이하게 형성되게 한다. 또한, 홀은 솔라셀판의 후면 기판에서 더 이상 드릴 가공될 필요가 없다. 대신에, 솔라셀에 대한 전기 접속부가 솔라셀 판의 에지에 형성될 수 있다. 본 발명의 통합 프레임 부재 및 접합 박스는 모든 모듈에 대해 균일하게 표준화된 프레임 부품을 사용하여 광기전 모듈의 전체 비용을 감소시킬 수 있다는 것이 또한 예상된다.

본 발명의 목적 및 장점들은 첨부한 도면을 참조로 이하 기술되는 본 발명의 바람직한 실시예에서 더욱 명백해질 것이다.

일반적으로, 본 발명은 제1도에 도시된 바와 같이, 솔라셀 판(2), 프레임(3) 및 이 프레임(3)과 일체로 형성된 접합 박스(4)를 구비하는 광기전 모듈(1)을 제공한다. 바람직하게는, 프레임(3)은 장방형이고 4개의 프레임 부재(5)로 구성되며, 양극처리된 204 에칭 알루미늄과 같이 단단하고 가벼운 물질로 제조되지만, 프레임으로 작용하는 어떠한 물질로도 제조될 수 있다.

제1도에는 광기전 모듈(1)의 정면도가 도시되어 있는데, 광기전 모듈(1)의 후면에는 접합 박스가 장착되어 있지 않다. 그 대신에, 접합 박스(4)는 광기전 모듈(1)의 최상부 또는 최하부에 장착된 하나의 프레임 부재(5)와 일체로 형성되어 있다. 보다 짧은 프레임 부재와 일체로 접합 박스(4)를 형성함으로써, 접합 박스에 필요한 물질의 양이 감소된다. 그러나, 접합 박스(4)는 임의의 프레임 부재와 하나의 유닛으로 통합하여 형성될 수 있다. 접합 박스(4)는 필수적인 것은 아니지만, 바람직하게는 광기전 모듈(1)의 전체 폭을 연장한다.

광기전 모듈(1)이 전기 시스템에 연결되도록 인에이블하는 시스템 접속 수단용 접합 박스(4) 내에 적어도 하나의 제1 개구(6)가 존재한다. 바람직하게는, 시스템 접속 수단은 접합 박스(4)의 최하부에 있는 제1 개구(6)를 통과하여 단자 블록(9)상의 단자 스트립(8)에 접속되는 와이어 또는 케이블(7)이다. 와이어 또는 케이블(7)은 파이프 또는 전선관(conduit)으로 밀봉되거나 밀봉되지 않을 수 있다. 바람직하게는, 제1 개구(6)는 나사식 슬리이브 및 너트와 결합하는 케이블 또는 전선관을 수용하기 위한 크기로 되어, 그것에 의해 제1 개구에서 주위를 밀봉시킨다. 일반적으로 2개의 제1 개구(6)는 시스템에 정(+)의 접속을 위한 개구와 시스템에 부(-)의 접속을 위한 개구로 작동된다. 사용되지 않는 임의의 제1 개구(6)는 바람직하게는 플라스틱 플러그로 막히게 되어 주위로부터 접합 박스(4)를 밀봉시키게 된다. 바람직하게는, 제1 개구(6)들은 통합 접합 박스의 최하부에 장착되어 모듈의 전면이 덮히는 것을 방지하고, 모듈이 솔라 배열 내에 설치되는 경우 더 용이하게 액세스되게 한다.

단자 블록(9)은 접합 박스(4)의 전체 길이를 연장할 수 있지만, 접합 박스(4)의 길이를 따라 부분적으로만 연장하는 것이 바라직하다. 단자 블록(9)은 베이클라이트와 같은 비전도성 물질로 제조되어 접착제에 의해 통합 프레임 부재(5) 및 접합 박스(4)의 내측벽에 부착된다.

바람직하게는, 접합 박스(4)의 일부분은 제거되어 단자 스트립(8)과 단자 블록(9) 아래에 장착되는 투명 커버(10)로 대체된다. 투명 커버(10)는 커버를 제거하지 않고, 모듈 아래로부터 단자 블록(9)상의 전기 접속부를 점검할 수 있게 한다. 바람직하게는, 투명 커버(10)를 접합 박스(4)에 밀봉시키기 위해, 고정 고부 가스킷(11)이 사용되어 전기 접속부를 손상시킬 수 있는 물 또는 다른 이물질의 유입을 방지한다. 이런 위치에서, 투명 커버(10)는 필드 설치 및 점검시에 우발적인 손실을 피하기 위해 고정 나사를 구비한다.

제2도는 제1도의 선 A-A'를 따라 절취한 광기전 모듈(1)의 일부분을 도시한 측면도이다. 통합 프레임 부재(5) 및 접합 박스(4)는 측면이 4개인 장방형 구조가 좋다. 접합 박스(4)의 4개의 측면은 하나의 유닛으로서 돌출되는 것이 좋고, 또는 주위에 밀봉 챔버(chamber)를 형성하는 한 별도로 돌출된 4개의 부분으로 조립될 수도 있다. 별도의 돌출된 부분이 사용되는 경우, 코너 키 로킹 장치가 충분해야 한다.

단자 블록(9)은 제2도에 도시한 바와 같이 형성되는 것이 좋다. 그에 따라, 단자 스트립(8)은 투명 커버(10)가 일단 제거 되면 하부로부터 보다 용이하게 액세스할 수 있도록 각을 이루는 형상으로 된다. 이런 형상에 의해 단자 블록(9)은 통합 프레임 부재 및 접합 박스 내에 꼭 맞게 된다. 제2도에 도시된 바와 같이, 단자 블록(9)은 단자 스트립(8)의 바로 위에서 드릴 가공된 복수의 홀(12)을 구비한다. 이 홀(12)에 의해 솔라셀(18)과의 전기 접속부가 형성된다. 바람직하게는, 고밀도 고무 인서트와 같은 절연 인서트(13)가 홀(12)에 배치되어 주위에 밀봉을 형성하고, 도체(14)와 같은 솔라셀 판 접속 수단이 단자 블록(9)과 접촉하지 못하도록 한다. 이것은 도체(14)가 통상적으로 절연되지 않고 프레임(3)으로부터 전기적으로 분리되어야 하므로 필요하다. 도체(14)의 일단부는 단자 스트립(8)에 접속되고 도체(14)의 타단부는 솔라셀(18)에 접속된다.

프레임 부재(5)에 적어도 하나의 제2 개구(15)가 구비도어 솔라셀(18)에 전기 접속을 형성한다. 제2 개구(15)는 프레임 부재(5)에서 제1 개구(6)와 동일한 벽에 있지 않는 것이 좋다. 또한, 제2 개구(15)는 홀(12)보다 작은 것이 좋다. 제2 개구(15)의 상하에 있는 프레임 부재(5)의 벽으로부터 2개의 수직 돌출부(16,17)가 연장된다. 이 돌출부는 프레임 부재(5)의 벽과 함께 솔라셀 판(2)의 에지를 수용하기 위한 C자형 홈을 형성한다. 제2도에 도시된 바와 같이, 솔라셀 판(2)은 2개의 유리층(19) 사이에 끼워진 솔라셀(18)을 구비하는 광기전 모듈(1)의 일부분이다. 바람직하게는, 유리층이 사용되고 있지만 다른 투면 매체도 사용될 수 있다.

솔라셀 판(2)의 에지가 프레임 부재(5)의 벼에 접촉함으로써 도체(14)가 제2개구(15)상에 설치될 수 있다. 이 구조에 의하면, 유리층(19)을 통해 홀을 드릴 가공하지 않고도 도체(14)가 솔라셀 판(2)의 단부로부터 용이하게 나올 수 있는 장점이 있다. 바람직하게는, 솔라셀(18)에 대한 정(+)의 접속과 부(-)의 접속을 위한 2개의 도체가 있다. 이와 유사하게, 정(+)의 접속과 부(-)의 접속을 위한 2개의 제2 개구(15)가 존재한다. 솔라셀 판(2)과 돌출부(16,17) 사이에 장착된 가스킷(20)은 솔라셀 판(2)과 제2 개구(15)를 밀봉시키고, 솔라셀 판(2)에 대해 쿠숀으로 작용할 수 있으며, 바람직하게는 EPDM가스킷으로 존재한다.

양호한 전기 접속이 형성되는 한 납땜과 같이 이미 알려진 다양한 방법에 의해 도체(14)를 단자 스트립(8)에 부착시킬 수 있다. 이와 마찬가지로, 나사(21)를 포함하는 이미 알려진 수단에 의해 케이블(7)을 단자 스트립(8)에 부착시킬 수도 있다. 추가의 단자 스트립(8)이 전기 접속부와 회로를 고려하여 필요에 따라 단자 블록(9)상에 제공될 수도 있다. 시스템 구조에 따라서는 예컨대, 솔라셀(18)에 접속된 다이오드와 같은 일종의 보호 회로 또는 중간 단자를 구비하는 것이 필요하게 될 수도 있다. 이런 추가의 단자 스트립(8)은 융통성을 제공한다.

본 발명의 일실시예에 있어서, 통합 프레임 부재(5) 및 접합 박스(4)는 43.18cm × 3.175cm × 5.08cm(17 × 1.25 × 2.0)이다. 단자 블록(9)은 상부의 폭이 단지 0.97cm(0.38)인 12.7cm × 2.69cm × 4.60cm(5.0 × 1.06× 1.81)이다. 이 실시예의 투명 커버(10)는 15.24cm × 2.54cm(6.0 ×1.0)이다. 이런 치수는 43.18cm × 101.6cm의 광기전 모듈로 사용된 통합 프레임 부재(5) 및 접합 박스(4)의 크기의 한 예로서만 제공된다.

본 발명의 양면 광기전 모듈은 대변 영역(subtended area)이 4% 증가하고 (이 대변 영역을 기준으로) 해당 효율이 4% 감소하지만, 접합 박스에 의해 모듈의 후면의 커버를 제거함으로써 전체적인 효율은 증가한다. 현재의 광기전 모듈에서 2개의 접합 박스와 관련 버스 접속부는 광기전 모듈의 후면에 장착되어 복수의 솔라셀의 후면을 덮는다. 통상적으로, 이들 영역의 총합은 150 ㎠또는 모튤의 대변 영역의 약 3.5%에 해당한다. 이들 영역을 덮음으로써 전원 출력 및 효율이 감소하게 되지만, 이러한 효율의 감소는 덮힌 영역보다 더 커지게 된다. 효율은 대략 1.5의 계수만큼 감소하는 것으로 예상된다. 3.5% 덮힌 영역의 경우, 5.3%의 효율 감소가 야기되는데, 본 발명의 광기전 모듈에서 대변 영역의 증가에 기인한 4% 손실보다 크다. 여러 응용에서 광기전 모듈의 대변 영역의 그 전원 출력만큼 중요한 요인이 아니므로, 후면 영역이 덮히지 않음에 따른 효율의 증가는 특히 중요하게 여겨진다. 따라서, 동일한 수의 솔라셀로 5.3% 보다 많은 전원을 생성하는 모듈은 저전원 출력을 갖는 소형 모듈에 바람직하게 될 것이다.

본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면과 연관해서 기술하였지만 특허청구의 범위를 벗어나지 않는 한도 내에서 다른 실시가 가능하다.

Claims

전기를 발생시키는 솔라셀 판(2)과, 상기 솔라셀 판(2)을 지지하는 복수의 프레임 부재(5)와, 접합 박스(4)를 구비하는 광기전 모듈(1)에 있어서, 상기 접합 박스는 하나의 프레임 부재(5)와 일체로 형성되고, 상기 하나의 프레임 부재(5) 내의 개구(15)와 정열 배치된 개구(12)를 갖는 절연 물질로 형성된 단자 블록(9)과; 상기 단자 블록(9) 내의 상기 개구(12)에 인접하여 상기 단자 블록(9)상에 배치된 전도성 단자 스트립(8)과; 상기 솔라셀 판(2)에 전기적으로 접속된 도체(14)와; 상기 단자 스트립과 함께 상기 도체를 상기 프레임으로부터 절연시키고 밀봉부를 형성하기 위해 상기 개구를 채우는 전기 절연성 밀봉 물질(13)과; 상기 광기전 모듈에 의해 발생된 전기를 사용하는 시스템에 상기 단자 스트립을 전기적으로 접속하는 케이블(7)을 구비하는 것을 특징으로하는 광기전 모듈.
제1항에 있어서, 상기 접합 박스(4)는 상기 하나의 프레임 부재(5) 내에 상기 케이블(7)용의 개구(6)를 구비하고, 상기 개구(6)와 케이블(7) 사이에 밀봉이 형성되는 것을 특징으로 하는 광기전 모듈.
제1항에 있어서, 상기 접합 박스(4)는 밀봉된 접합 박스(4)를 분해하지 않고 어느 때나 상기 단자 스트립(8)을 들여다 볼 수 있도록 밀봉 상태의 투명 커버판을 구비하는 것을 특징으로 하는 광기전 모듈.
제1항에 있어서, 상기 솔라셀 판(2)은 상기 솔라셀 판의 양면에 입사하는 태양광으로부터 전기를 발생시키기 위해 양면형으로 구성되고, 상기 접합 박스는 어느 한 면도 덮지 않는 것을 특징으로 하는 광기전 모듈.
제1항에 있어서, 상기 프레임 부재(5)는 장방형 프레임을 형성하고, 상기 접합 박스(4)는 더 짧은 프레임 부재(5)중 하나와 일체로 제조되는 것을 특징으로 하는 광기전 모듈.