KR101474030B1 - 태양 전지 패널 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 태양 전지 패널에 관한 것으로, 태양 전지 패널은 태양 전지 패널은 투명 부재를 포함하는 태양 전지 모듈; 상변부와 하변부 및 이들을 연결하는 연결부를 포함하고, 상기 태양 전지 모듈의 주변 가장자리부에 접합되며, 탄성력에 의해 태양 전지 모듈을 지지하는 지지 부재; 및 상부 결합부와 하부 결합부 및 이들을 연결하는 연결 결합부를 포함하는 암형 결합부를 구비하고, 상기 태양 전지 모듈에 접합된 지지 부재가 암형 결합부에 결합되는 것에 의해 태양 전지 모듈을 지지하는 프레임을 포함한다. 여기에서, 상기 상부 결합부와 투명 부재의 전면(front face)이 동일한 평면 상에 위치한다. 프레임의 상부 결합부와 태양 전지 모듈의 투명 부재는 서로 대응하는 형상의 경사면을 구비할 수 있다.
태양전지 모듈, 패널, 프레임, 저철분 강화 유리밀봉, 내습,
Description
본 발명은 태양 전지 패널에 관한 것으로, 보다 상세하게는 신뢰성이 향상된 태양 전지 패널에 관한 것이다.
최근 석유나 석탄과 같은 기존 에너지 자원의 고갈이 예측되면서 이들을 대체할 대체 에너지에 대한 관심이 높아지면서, 태양 에너지로부터 전기 에너지를 생산하는 태양 전지가 주목 받고 있다.
일반적인 태양 전지는 p형과 n형처럼 서로 다른 도전성 타입(conductive type)의 반도체로 각각 이루어지는 기판(substrate) 및 에미터부(emitter layer), 그리고 기판과 에미터부에 각각 연결된 전극을 구비한다. 이때, 기판과 에미터부의 계면에는 p-n 접합이 형성된다.
이러한 태양 전지에 빛이 입사되면 반도체 내부의 전자가 광전 효과(photoelectric effect)에 의해 자유전자(free electron)(이하, '전자'라 함)가 되고, 전자와 정공은 p-n 접합의 원리에 따라 n형 반도체와 p형 반도체 쪽으로, 예를 들어 에미터부와 기판 쪽으로 각각 이동한다. 그리고 이동한 전자와 정공은 기판 및 에미터부에 전기적으로 연결된 각각의 전극에 의해 수집된다.
이때, 에미터부와 기판 위에는 에미터부와 기판에 배치된 각각의 전극을 연결하는 버스 바(bus bar)와 같은 적어도 하나의 집전부가 형성된다.
이러한 구성의 태양 전지에서 생산되는 전압 및 전류는 매우 작은 편이므로 원하는 출력을 얻기 위해서는 여러 개의 태양 전지를 직렬 또는 병렬로 연결한 후 방수 처리한 형태의 태양 전지 모듈을 제조하여 사용한다.
태양 전지 패널은 태양 전지 모듈 및 이 모듈의 전체 둘레를 둘러싸는 프레임을 포함한다.
이러한 태양 전지 패널은 자외선, 풍설, 산성비, 동결, 오염의 퇴적 등의 매우 가혹한 조건하에서 내구성을 유지해야 한다. 그런데, 종래에는 프레임의 전면(front face)과 태양 전지 모듈의 전면(front face) 사이에 높이 차가 발생한다.
따라서, 태양 전지 모듈에 불순물이 쌓이는 경우 상기 불순물이 태양 전지 모듈의 외측으로 제거되지 못하고, 이로 인해 핫-스폿(hot-spot)이 발생되는 문제점이 있다.
또한, 태양 전지 모듈로 낙하한 빗물이 원활이 배수되지 못하고 태양 전지 모듈 내부로 침투되므로, 태양 전지 모듈의 수명이 단축되는 등의 문제점이 있다.
또한, 태양 전지 모듈과 프레임의 전면(front face)의 높이 차로 인해 발생하는 섀도우 효과(shadow effect)는 태양 전지 모듈의 일부 영역에 빛이 입사되지 못하게 함으로써 태양 전지 모듈의 출력을 저하시키는 문제점이 있다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 태양 전지 모듈과 프레임의 결합부 근처에 쌓이는 불순물을 최소화하고, 자정 능력을 향상시켜 수명 및 신뢰성이 향상된 태양 전지 패널을 제공하는 것이다.
본 발명의 실시예에 따른 태양 전지 패널은 투명 부재를 포함하는 태양 전지 모듈; 상변부와 하변부 및 이들을 연결하는 연결부를 포함하고, 상기 태양 전지 모듈의 주변 가장자리부에 접합되며, 탄성력에 의해 태양 전지 모듈을 지지하는 지지 부재; 및 상부 결합부와 하부 결합부 및 이들을 연결하는 연결 결합부를 포함하는 암형 결합부를 구비하고, 상기 태양 전지 모듈에 접합된 지지 부재가 암형 결합부에 결합되는 것에 의해 태양 전지 모듈을 지지하는 프레임을 포함한다. 여기에서, 상기 상부 결합부와 투명 부재의 전면(front face)이 동일한 평면 상에 위치한다.
프레임의 상부 결합부와 태양 전지 모듈의 투명 부재는 서로 대응하는 형상의 경사면을 구비할 수 있다. 이때, 상부 결합부의 경사면은 연결 결합부를 향하는 방향으로 경사진 제1 경사면이고, 투명 부재의 경사면은 제1 경사면에 대응하는 형상의 제2 경사면일 수 있다.
하부 결합부의 길이는 상부 결합부의 길이에 비해 길게 형성되는 것이 바람직하다. 이때, 하부 결합부의 단부는 태양 전지 모듈 내에 배치된 최외곽의 태양 전지 셀과 인접한 위치까지 연장될 수 있으며, 바람직하게는 하부 결합부의 단부가 최외곽의 태양 전지 셀과 중첩될 수 있다.
투명 부재는 저 철분 강화 유리를 포함할 수 있으며, 저 철분 강화 유리는 1매 이상일 수 있다. 그리고 지지 부재의 상변부의 단부면은 투명 부재 및 상부 결합부의 전면(front face)과 동일한 평면 상에 위치할 수 있다.
이러한 특징에 의하면, 프레임의 전면(front face)과 태양 전지 모듈의 전면(front face) 사이에 높이 차가 제거된다.
따라서, 태양 전지 모듈에 불순물이 쌓이는 경우 상기 불순물을 태양 전지 모듈의 외측으로 효과적으로 제거할 수 있으므로, 불순물로 인한 핫-스폿(hot-spot)의 발생을 억제할 수 있다.
또한, 태양 전지 모듈로 낙하한 빗물이 원활하게 배수되므로, 태양 전지 모듈의 내부로 수분이 침투하는 것을 억제할 수 있고, 이로 인해 내습성이 향상되어 태양 전지 모듈의 수명이 증가된다.
또한, 태양 전지 모듈과 프레임의 전면(front face)의 높이 차로 인해 발생하는 섀도우 효과(shadow effect)를 제거할 수 있으므로, 태양 전지 모듈의 출력을 증가시킬 수 있다.
아래에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 다양한 형태로 구현될 수 있으며 여 기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 부여하였다.
도면에서 여러 층 및 영역을 명확하게 표현하기 위하여 두께를 확대하여 나타내었다. 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "위에" 있다고 할 때, 이는 다른 부분 "바로 위에" 있는 경우뿐 아니라 그 중간에 다른 부분이 있는 경우도 포함한다. 반대로 어떤 부분이 다른 부분 "바로 위에" 있다고 할 때에는 중간에 다른 부분이 없는 것을 뜻한다.
그러면 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예를 설명한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 태양 전지 패널의 결합 상태를 나타내는 단면도이고, 도 2는 도 1에 도시한 태양 전지 패널의 분해 상태를 나타내는 단면도이다.
도 1 및 도 2를 참고로 하면, 태양 전지 패널(100)은 태양 전지 모듈(10)과, 그 주변 가장자리부에 장착되는 지지 부재(20)와, 지지 부재(20)를 거쳐서 태양 전지 모듈(10)을 지지하는 프레임(30)을 포함한다.
태양 전지 모듈(10)은 복수개의 태양 전지 셀(11)들, 인접한 태양 전지 셀(11)들을 전기적으로 연결하는 인터커넥터(도시하지 않음), 태양 전지 셀(11)들을 보호하는 보호막(EVA: Ethylene Vinyl Acetate)(13), 태양 전지 셀(11)들의 수광면 쪽으로 보호막(13) 위에 배치되는 투명 부재(14), 및 수광면 반대 쪽으로 보호막(13)의 하부에 배치되는 후면 시트(back sheet)(15)를 포함하며, 상기 부품들 은 라미네이션 공정에 의해 일체화 된다.
여기에서, 후면 시트(15)는 태양 전지 모듈(10)의 후면에서 습기가 침투하는 것을 방지하여 태양 전지 셀(11)들을 외부 환경으로부터 보호한다. 이러한 후면 시트(15)는 수분과 산소 침투를 방지하는 층, 화학적 부식을 방지하는 층, 절연 특성을 갖는 층과 같은 다층 구조를 가질 수 있다.
보호막(13)은 태양 전지 셀(11)들의 상부 및 하부에 각각 배치된 상태에서 라미네이션 공정에 의해 태양 전지 셀(11)들과 일체화 되는 것으로, 습기 침투로 인한 부식을 방지하고 태양 전지 셀(11)들을 충격으로부터 보호한다. 이러한 보호막(13)은 에틸렌 비닐 아세테이트(EVA, ethylene vinyl acetate)와 같은 물질로 이루어질 수 있다.
보호막(13) 위에 위치하는 투명 부재(14)는 투과율이 높고 파손 방지 기능이 우수한 강화 유리 등으로 이루어져 있다. 이때, 강화 유리는 철 성분 함량이 낮은 저(low) 철분 강화 유리(low iron tempered glass)일 수 있다. 도시하지는 않았지만, 투명 부재(14)는 빛의 산란 효과를 높이기 위해서 내측면이 텍스쳐링(texturing) 처리될 수 있다.
이러한 태양 전지 모듈(10)은 태양 전지 셀(11)들을 테스트하는 단계, 테스트가 완료된 복수의 태양 전지 셀(11)들을 인터커넥터에 의해 전기적으로 연결하는 단계, 상기 부품들을 순차적으로, 예컨대 하부로부터 후면 시트(15), 하부 보호막, 태양 전지 셀(11)들, 상부 보호막 및 투명 부재(14)의 순서로 배치하는 단계, 진공 상태에서 라미네이션 공정을 실시하여 상기 부품들을 일체화 하는 단계, 에지 트리 밍(edge trimming) 단계 및 모듈 테스트를 실시하는 단계 등의 공정 순서에 따라 제조된다.
태양 전지 모듈(10)의 주변 가장자리부에 접합되는 지지 부재(20)는 상변부(21)와 하변부(22) 및 이들을 연결하는 연결부(23)를 포함한다. 지지 부재(20)는 탄성력을 갖는 재질의 테이프로 이루어질 수 있다.
그리고, 태양 전지 모듈(10)의 주변 가장자리부에 접합된 지지 부재(20)가 결합되는 것에 의해 태양 전지 모듈(10)을 지지하는 프레임(30)은 암형 결합부(31)와 단면 L자 형상의 다리부(32)를 포함한다. 암형 결합부(31)는 지지 부재(20)를 결합하기 위한 것으로, 상변부(21)와 결합되는 상부 결합부(31a), 하변부(22)와 결합되는 하부 결합부(31b) 및 연결부(23)와 결합되는 연결 결합부(31c)를 포함한다.
이러한 구성의 태양 전지 패널에 있어서, 본 실시예에 따르면 프레임(30)의 상부 결합부(31a)의 전면(front face, 광원을 향하는 면을 말한다)과 투명 부재(14)의 전면(front face)이 동일한 평면(SP; Same Plane) 상에 위치하는 것을 특징으로 한다. 즉, 상부 결합부(31a)의 전면(front face)과 투명 부재(14)의 전면(front face)은 높이 차가 없다.
이를 위해, 프레임(30)의 상부 결합부(31a)는 제1 경사면(33)을 포함하도록 형성되고, 투명 부재(14)는 제2 경사면(14a)을 포함하도록 형성된다.
제1 및 제2 경사면(33, 14a)은 서로 대응하는 형상으로 형성된다. 보다 구체적으로, 상부 결합부(31a)의 제1 경사면(33)은 연결 결합부(31c)를 향하는 방향으로 경사지게 형성되고, 투명 부재(14)의 제2 경사면(14a)은 투명 부재(14)의 가 장자리를 향하는 방향으로 경사지게 형성된다.
따라서 지지 부재(20)가 태양 전지 모듈(10)의 주변 가장자리부에 접합된 상태에서 프레임(30)의 암형 결합부(31)에 결합되면 상부 결합부(31a)의 전면(front face)과 상변부(21)의 단부면과 투명 부재(14)의 전면(front face)이 모두 동일한 평면(SP) 상에 위치된다.
여기에서, 지지 부재(20)의 상변부(21)는 그의 단부면이 상기 동일 평면(SP) 상에 위치되도록 하기 위해 제1 경사면(33)과 제2 경사면(14a)의 경사도에 맞게 미리 가공하는 것이 바람직하다.
한편, 암형 결합부(31)의 하부 결합부(31b)는 상부 결합부(31a)에 비해 길게 형성된다. 이때, 하부 결합부(31b)의 단부는 태양 전지 모듈(10) 내에 배치된 최외곽의 태양 전지 셀(11)과 인접한 위치까지 연장될 수 있다. 예를 들어, 하부 결합부(31b)의 단부는 도 1 및 도 2에 도시한 바와 같이 최외곽에 배치된 태양 전지 셀(11)과 일부 중첩될 수 있다.
암형 결합부(31)를 상기와 같이 구성하면 경사면(14a)으로 인해 투명 부재(14)의 내충격성이 저하되는 것을 방지할 수 있다.
이상에서는 1매의 투명 부재의 가장자리부를 제2 경사면으로 형성하는 것을 예로 들어 설명하였지만, 2매의 투명 부재를 사용하는 것도 가능하다. 이 경우, 가장자리부가 경사지게 형성된 1매의 투명 부재를 다른 1매의 평평한 투명 부재에 접착하는 것에 따라 투명 부재를 형성할 수 있다.
이상에서 본 발명의 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리 범위는 이에 한정되지 않으며, 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속한다.
도 1은 본 발명의 한 실시예에 따른 태양 전지 패널의 결합 상태를 나타내는 단면도이다.
도 2는 도 1의 분해 상태를 나타내는 단면도이다.
*도면의 주요부분에 대한 간단한 설명*
10: 태양 전지 모듈 14: 투명 부재
20: 지지 부재 30: 프레임
100: 태양 전지 패널
Claims (15)
- 투명 부재를 포함하는 태양 전지 모듈;상변부와 하변부 및 이들을 연결하는 연결부를 포함하고, 상기 태양 전지 모듈의 주변 가장자리부에 접합되며, 탄성력에 의해 태양 전지 모듈을 지지하는 지지 부재; 및상부 결합부와 하부 결합부 및 이들을 연결하는 연결 결합부를 포함하는 암형 결합부를 구비하고, 상기 태양 전지 모듈에 접합된 지지 부재가 암형 결합부에 결합되는 것에 의해 태양 전지 모듈을 지지하는 프레임을 포함하며,상기 상부 결합부와 투명 부재의 전면(front face)이 동일한 평면 상에 위치하는 태양 전지 패널.
- 제1항에서,상기 상부 결합부와 투명 부재는 서로 대응하는 형상의 경사면을 구비하는 태양 전지 패널.
- 제2항에서,상기 상부 결합부의 경사면은 상기 연결 결합부를 향하는 방향으로 경사진 제1 경사면이고, 상기 투명 부재의 경사면은 상기 제1 경사면에 대응하는 형상의 제2 경사면인 것을 특징으로 하는 태양 전지 패널.
- 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에서,상기 하부 결합부의 길이는 상부 결합부의 길이에 비해 길게 형성되는 것을 특징으로 하는 태양 전지 패널.
- 제4항에서,상기 투명 부재는 저 철분 강화 유리를 포함하는 것을 특징으로 하는 태양 전지 패널.
- 제5항에서,상기 저 철분 강화 유리는 1매 이상인 것을 특징으로 하는 태양 전지 패널.
- 제5항에서,상기 지지 부재의 상변부의 단부면은 상기 투명 부재 및 상부 결합부의 전면(front face)과 동일한 평면 상에 위치하는 것을 특징으로 하는 태양 전지 패널.
- 제4항에서,상기 하부 결합부의 단부는 상기 태양 전지 모듈 내에 배치된 최외곽의 태양 전지 셀과 인접한 위치까지 연장되는 것을 특징으로 하는 태양 전지 패널.
- 제8항에서,상기 투명 부재는 저 철분 강화 유리를 포함하는 것을 특징으로 하는 태양 전지 패널.
- 제9항에서,상기 저 철분 강화 유리는 1매 이상인 것을 특징으로 하는 태양 전지 패널.
- 제9항에서,상기 지지 부재의 상변부의 단부면은 상기 투명 부재 및 상부 결합부의 전면(front face)과 동일한 평면 상에 위치하는 것을 특징으로 하는 태양 전지 패널.
- 제8항에서,상기 하부 결합부의 단부는 상기 최외곽의 태양 전지 셀과 중첩되는 것을 특징으로 하는 태양 전지 패널.
- 제12항에서,상기 투명 부재는 저 철분 강화 유리를 포함하는 것을 특징으로 하는 태양 전지 패널.
- 제13항에서,상기 저 철분 강화 유리는 1매 이상인 것을 특징으로 하는 태양 전지 패널.
- 제13항에서,상기 지지 부재의 상변부의 단부면은 상기 투명 부재 및 상부 결합부의 전면(front face)과 동일한 평면 상에 위치하는 것을 특징으로 하는 태양 전지 패널.
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