KR101788013B1 - Photovoltaic module - Google Patents
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Abstract
본 발명은 태양광 모듈에 관한 것이다. 본 발명의 실시예에 따른 태양광 모듈은, 복수의 태양전지를 구비하는 태양전지 모듈과, 태양전지 모듈의 일면에 부착되며, 태양전지 모듈에서 공급되는 직류 전원을 레벨 변환하여 출력하는 dc/dc 컨버터부를 구비하는 정션 박스를 포함하고, 정션 박스는, 직류 전원이 dc/dc 컨버터부로 공급되는 경로를 차단하는 스위칭 소자와, 정션 박스의 외부로 노출되며, 경로 차단시에 직류 전원을 출력하는 직류 전원 단자를 더 포함한다. 이에 의해, 정션 박스를 통해 태양전지 모듈의 특성을 용이하게 측정할 수 있게 된다.The present invention relates to a solar module. A solar cell module according to an embodiment of the present invention includes a solar cell module having a plurality of solar cells, a dc / dc converter that is attached to one surface of the solar cell module, converts the level of the DC power supplied from the solar cell module, And a junction box having a converter section, wherein the junction box includes: a switching device for blocking a path for supplying a DC power source to the dc / dc converter section; a DC power source for exposing the junction box to outside of the junction box, And a power supply terminal. This makes it possible to easily measure the characteristics of the solar cell module through the junction box.
Description
본 발명은 태양광 모듈에 관한 것으로, 더욱 상세하게는, 정션 박스를 통해 태양전지 모듈의 특성을 용이하게 측정할 수 있는 태양광 모듈에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a solar module, and more particularly, to a solar module capable of easily measuring characteristics of the solar module through a junction box.
최근 석유나 석탄과 같은 기존 에너지 자원의 고갈이 예상되면서 이들을 대체할 대체 에너지에 대한 관심이 높아지고 있다. 그 중에서도 태양전지는 반도체 소자를 이용하여 태양광 에너지를 직접 전기 에너지로 변화시키는 차세대 전지로서 각광받고 있다.With the recent depletion of existing energy sources such as oil and coal, interest in alternative energy to replace them is increasing. Among them, solar cells are attracting attention as a next-generation battery that converts solar energy directly into electrical energy using semiconductor devices.
한편, 태양광 모듈은 태양광 발전을 위한 태양전지가 직렬 혹은 병렬로 연결된 상태를 의미하며, 태양광 모듈은 태양전지가 생산한 전기를 모으는 정션박스를 포함할 수 있다.On the other hand, the photovoltaic module means that solar cells for solar power generation are connected in series or parallel, and the photovoltaic module can include a junction box for collecting the electricity produced by the solar cell.
본 발명의 목적은, 정션 박스를 통해 태양전지 모듈의 특성을 용이하게 측정할 수 있는 태양광 모듈을 제공함에 있다.SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide a solar module capable of easily measuring characteristics of a solar cell module through a junction box.
또한, 본 발명의 다른 목적은, 태양전지 모듈에 부착된 정션 박스 내에 직류 전원 레벨 변환을 수행하는 컨버터부를 포함하는 태양광 모듈을 제공함에 있다.It is another object of the present invention to provide a solar module including a converter unit for performing DC power level conversion in a junction box attached to the solar cell module.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 태양광 모듈은, 복수의 태양전지를 구비하는 태양전지 모듈과, 태양전지 모듈의 일면에 부착되며, 태양전지 모듈에서 공급되는 직류 전원을 레벨 변환하여 출력하는 dc/dc 컨버터부를 구비하는 정션 박스를 포함하고, 정션 박스는, 직류 전원이 dc/dc 컨버터부로 공급되는 경로를 차단하는 스위칭 소자와, 정션 박스의 외부로 노출되며, 경로 차단시에 직류 전원을 출력하는 직류 전원 단자를 더 포함한다.According to an aspect of the present invention, there is provided a solar module including: a solar cell module having a plurality of solar cells; a solar cell module mounted on one surface of the solar cell module, And a dc / dc converter unit for outputting the dc / dc converter unit. The junction box includes a switching device for blocking a path for supplying DC power to the dc / dc converter unit, And a DC power supply terminal for outputting a DC power supply.
또한, 상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 태양광 모듈은, 복수의 태양전지를 구비하는 태양전지 모듈과, 태양전지 모듈의 일면에 부착되며, 태양전지 모듈에서 공급되는 직류 전원을 레벨 변환하여 출력하는 dc/dc 컨버터부를 구비하는 정션 박스를 포함하고, 정션 박스는, 정션 박스의 외부로 노출되며, 직류 전원이 dc/dc 컨버터부로 공급되는 경로가 차단되는 경우, 직류 전원을 출력하는 직류 전원 단자와, 정션 박스의 외부로 노출되는 접지 단자를 더 포함한다.According to another aspect of the present invention, there is provided a solar module including: a solar cell module having a plurality of solar cells; a solar cell module mounted on one surface of the solar cell module, And a dc / dc converter for converting the output of the dc / dc converter to a level, and the junction box is exposed to the outside of the junction box. When the path for supplying DC power to the dc / dc converter is blocked, And a ground terminal exposed to the outside of the junction box.
본 발명의 실시예에 따르면, 태양전지 모듈에서 공급되는 직류 전원의 경로가 변경되는 경우, 직류 전원을 외부로 출력하는 직류 전원 단자를 구비함으로써, 정션 박스를 통해 태양전지 모듈의 특성을 용이하게 측정할 수 있게 된다.According to the embodiment of the present invention, when the path of the DC power supplied from the solar cell module is changed, the DC power source terminal for outputting the DC power to the outside is provided so that the characteristics of the solar cell module can be easily measured .
한편, 직류 전원이 dc/dc 컨버터부로 공급되는 경로를 차단하는 스위칭 소자를 구비함으로써, 용이하게 경로 변경을 수행할 수 있게 된다.On the other hand, since the DC-DC power supply has a switching element that cuts off the path to the dc / dc converter, the path can be easily changed.
한편, 외부로 노출되는 직류 전원 단자를 덮는 방수캡을 구비함으로써, 직류 전원 단자를 보호할 수 있게 된다.On the other hand, the DC power source terminal can be protected by providing the waterproof cap covering the DC power source terminal exposed to the outside.
한편, 직류 전원 단자가, 정션 박스의 하부에 부착되어 지면 방향으로 노출되도록 함으로써, 직류 전원 단자를 이물질 등으로부터 보호할 수 있게 된다.On the other hand, the DC power source terminal is attached to the lower portion of the junction box and exposed in the direction of the ground, so that the DC power source terminal can be protected from foreign matter or the like.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 태양광 모듈의 정면도이다.
도 2는 도 1의 태양광 모듈의 배면도이다.
도 3은 도 1의 태양전지 모듈의 분해 사시도이다.
도 4는 도 1의 태양광 모듈의 바이패스 다이오드 구성의 일예이다.
도 5는 도 1의 태양광 모듈과 특성 측정 회로의 연결을 간략히 예시한 블록도이다.
도 6은 도 1의 태양광 모듈의 정션박스의 내부 회로도의 일예이다.
도 7은 정션 박스와 특성 측정회로 연결의 일예를 예시한다.
도 8은 정션 박스와 특정 측정회로의 연결의 다른 예를 예시한다.
도 9는 태양광 모듈의 특성 곡선을 나타낸다.
도 10은 본 발명의 실시예에 따른 태양광 시스템의 구성도의 일예이다.
도 11은 본 발명의 실시예에 따른 태양광 시스템의 구성도의 다른예이다.1 is a front view of a solar module according to an embodiment of the present invention.
Fig. 2 is a rear view of the solar module of Fig. 1;
3 is an exploded perspective view of the solar cell module of FIG.
4 is an example of a bypass diode configuration of the solar module of FIG.
5 is a block diagram briefly illustrating the connection of the solar module and the characteristic measurement circuit of FIG.
6 is an example of an internal circuit diagram of the junction box of the solar module shown in Fig.
Figure 7 illustrates an example of connection of a junction box and a characteristic measurement circuit.
Figure 8 illustrates another example of the connection of a junction box and a particular measuring circuit.
9 shows a characteristic curve of the solar module.
10 is an example of a configuration diagram of a solar photovoltaic system according to an embodiment of the present invention.
FIG. 11 is another example of the configuration of a solar photovoltaic system according to an embodiment of the present invention.
이하에서는 도면을 참조하여 본 발명을 보다 상세하게 설명한다. Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
이하의 설명에서 사용되는 구성요소에 대한 접미사 "모듈" 및 "부"는 단순히 본 명세서 작성의 용이함만이 고려되어 부여되는 것으로서, 그 자체로 특별히 중요한 의미 또는 역할을 부여하는 것은 아니다. 따라서, 상기 "모듈" 및 "부"는 서로 혼용되어 사용될 수도 있다.The suffix "module" and " part "for components used in the following description are given merely for convenience of description, and do not give special significance or role in themselves. Accordingly, the terms "module" and "part" may be used interchangeably.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 태양광 모듈의 정면도이고, 도 2는 도 1의 태양광 모듈의 배면도이며, 도 3은 도 1의 태양전지 모듈의 분해 사시도이다.FIG. 1 is a front view of a solar module according to an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a rear view of the solar module of FIG. 1, and FIG. 3 is an exploded perspective view of the solar module of FIG.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 태양광 모듈(50)은, 태양전지 모듈(100), 태양전지 모듈(100)의 일면에 위치하는 정션 박스(200)를 포함한다. 또한, 태양광 모듈(50)은, 태양전지 모듈(100)과 정션 박스(200) 사이에 배치되는 방열부재(미도시)를 더 포함할 수 있다.1 to 3, a
먼저, 태양전지 모듈(100)은, 복수의 태양 전지(130)를 포함할 수 있다. 그 외, 복수의 태양전지(130)의 하면과 상면에 위치하는 제1 밀봉재(120)와 제2 밀봉재(140), 제1 밀봉재(120)의 하면에 위치하는 후면 기판(110) 및 제2 밀봉재(140)의 상면에 위치하는 전면 기판(160)을 더 포함할 수 있다. First, the
먼저, 태양전지(130)는, 태양전지(130)는, 태양 에너지를 전기 에너지로 변화하는 반도체 소자로써, 실리콘 태양전지(silicon solar cell), 화합물 반도체 태양전지(compound semiconductor solar cell) 및 적층형 태양전지(tandem solar cell) 등일 수 있다. First, the
태양전지(130)는 태양광이 입사하는 수광면과 수광면의 반대측인 이면으로 형성된다. 예를 들어, 태양전지(130)는, 제1 도전형의 실리콘 기판과, 실리콘 기판상에 형성되며 제1 도전형과 반대 도전형을 가지는 제2 도전형 반도체층과, 제2 도전형 반도체층의 일부면을 노출시키는 적어도 하나 이상의 개구부를 포함하며 제2 도전형 반도체층 상에 형성되는 반사방지막과, 적어도 하나 이상의 개구부를 통해 노출된 제 2 도전형 반도체층의 일부면에 접촉하는 전면전극과, 상기 실리콘 기판의 후면에 형성된 후면전극을 포함할 수 있다.The
각 태양전지(130)는, 전기적으로 직렬 또는 병렬 또는 직병렬로 연결될 수 있다. 구체적으로, 복수의 태양 전지(130)는, 리본(133)에 의해 전기적으로 접속될 수 있다. 리본(133)은, 태양전지(130)의 수광면 상에 형성된 전면 전극과, 인접한 다른 태양전지(130)의 이면 상에 형성된 후면 전극집전 전극에 접합될 수 있다.Each
도면에서는, 리본(133)이 2줄로 형성되고, 이 리본(133)에 의해, 태양전지(130)가 일렬로 연결되어, 태양전지 스트링(140)이 형성되는 것을 예시한다. 이에 의해 6개의 스트링(140a,140b,140c,140d,140e,140f)이 형성되고, 각 스트링은 10개의 태양전지를 구비하는 것을 예시한다. 도면과 달리, 다양한 변형이 가능하다.In the figure, it is illustrated that the
한편, 각 태양전지 스트링은, 버스 리본에 의해 전기적으로 접속될 수 있다. 도 1은, 태양전지 모듈(100)의 하부에 배치되는 버스 리본(145a,145c,145e)에 의해, 각각 제1 태양전지 스트링(140a)과 제2 태양전지 스트링(140b)이, 제3 태양전지 스트링(140c)과 제4 태양전지 스트링(140d)이, 제5 태양전지 스트링(140e)과 제6 태양전지 스트링(140f)이 전기적으로 접속되는 것을 예시한다. 또한, 도 1은, 태양전지 모듈(100)의 상부에 배치되는 버스 리본(145b,145d)에 의해, 각각 제2 태양전지 스트링(140b)과 제3 태양전지 스트링(140c)이, 제4 태양전지 스트링(140d)과 제5 태양전지 스트링(140e)이 전기적으로 접속되는 것을 예시한다.On the other hand, each solar cell string can be electrically connected by a bus ribbon. 1 shows a first
한편, 제1 스트링에 접속된 리본, 버스 리본(145b,145d), 및 제4 스트링에 접속된 리본은, 각각 제1 내지 제4 도전성 라인(135a,135b,135c,135d)에 전기적으로 접속되며, 제1 내지 제4 도전성 라인(135a,135b,135c,135d)은, 태양전지 모듈(100)의 배면에 배치되는 정션 박스(200) 내의 바이패스 다이오드(Da,Db,Dc,Dd)와의 접속된다. 도면에서는, 제1 내지 제4 도전성 라인(135a,135b,135c,135d)이, 태양전지 모듈(100) 상에 형성된 개구부를 통해, 태양전지 모듈(100)의 배면으로 연장되는 것을 예시한다.On the other hand, the ribbon connected to the first string, the bus ribbons 145b and 145d, and the ribbon connected to the fourth string are electrically connected to the first through fourth
한편, 정션 박스(200)는, 태양전지 모듈(100)의 양단부 중 도전성 라인이 연장되는 단부에 더 인접하여 배치되는 것이 바람직하다.It is preferable that the
도 1 및 도 2에서는, 제1 내지 제4 도전성 라인(135a,135b,135c,135d)이, 태양전지 모듈(100)의 상부에서 태양전지 모듈(100)의 배면으로 연장되므로, 정션 박스(200)가 태양전지 모듈(100)의 배면 중 상부에 위치하는 것을 예시한다. 이에 의해, 도전성 라인의 길이를 줄일 수 있어, 전력 손실이 줄어들 수 있게 된다.1 and 2, since the first to fourth
도 1 및 도 2와 달리, 제1 내지 제4 도전성 라인(135a,135b,135c,135d)이, 태양전지 모듈(100)의 하부에서 태양전지 모듈(100)의 배면으로 연장되는 경우, 정션 박스(200)가 태양전지 모듈(100)의 배면 중 하부에 위치할 수도 있다. 1 and 2, when the first to fourth
후면 기판(110)은, 백시트로서, 방수, 절연 및 자외선 차단 기능을 하며, TPT(Tedlar/PET/Tedlar) 타입일 수 있으나, 이에 한정하는 것은 아니다. 또한, 도 3에서는 후면 기판(110)이 직사각형의 모양으로 도시되어 있으나, 태양전지 모듈(100)이 설치되는 환경에 따라 원형, 반원형 등 다양한 모양으로 제조될 수 있다.The
한편, 후면 기판(110) 상에는 제1 밀봉재(120)가 후면 기판(110)과 동일한 크기로 부착되어 형성될 수 있고, 제1 밀봉재(120) 상에는 복수의 태양전지(130)가 수 개의 열을 이루도록 서로 이웃하여 위치할 수 있다. The
제2 밀봉재(140)는, 태양전지(130) 상에 위치하여 제1 밀봉재(120)와 라미네이션(Lamination)에 의해 접합할 수 있다. The
여기에서, 제1 밀봉재(120)와, 제2 밀봉재(140)는, 태양전지의 각 요소들이 화학적으로 결합할 수 있도록 한다. 이러한 제1 밀봉재(120)와 제2 밀봉재(140)는, 에틸렌 초산 비닐 수지 (Ethylene Vinyl Acetate;EVA) 필름 등 다양한 예가 가능하다. Here, the
한편, 전면 기판(160)은, 태양광을 투과하도록 제2 밀봉재(140) 상에 위치하며, 외부의 충격 등으로부터 태양전지(130)를 보호하기 위해 강화유리인 것이 바람직하다. 또한, 태양광의 반사를 방지하고 태양광의 투과율을 높이기 위해 철분이 적게 들어간 저철분 강화유리인 것이 더욱 바람직하다. On the other hand, the
정션 박스(200)는, 태양전지 모듈(100)의 배면 상에 부착되며, 태양전지 모듈(100)에서 공급되는 직류 전원을 이용하여 전력 변환할 수 있다. 구체적으로, 직류 전원의 레벨 변환하여 출력하는 dc/dc 컨버터부(도 6의 230)를 구비할 수 있다. 또한, 정션 박스(200)는, 태양전지 스트링들 간의 전류가 역류하는 것을 방지하는 바이패스 다이오드(Da,Db,Dc)를 포함할 수 있다. 또한, 정션 박스(200)는, 직류 전원을 저장하는 커패시터부(도 6의 220)를 더 포함할 수 있다. 또한, 직류 전원을 교류 전원으로 변환하는 인버터부(도 6의 240)를 더 구비할 수 있다. 이에 대해서는 도 6을 참조하여 후술하기로 한다.The
이와 같이, 본 발명의 실시예에 따른, 정션 박스(200)는, 적어도 바이패스 다이오드(Da,Db,Dc)와, dc/dc 컨버터부(도 6의 230)를 구비할 수 있다. 이러한 정션 박스(200)가 태양전지 모듈(100)과 일체형으로 형성되는 경우, 후술하는 도 11 또는 도 12의 태양광 시스템과 같이, 각 태양 전지 모듈(100)에서 생성된 직류 전원의 손실을 최소화하여 효율적으로 관리할 수 있게 된다. 한편, 일체형으로 형성된 정션 박스(200)는 MIC(Module Integrated Converter) 회로라고 명명될 수 있다.As described above, the
한편, 정션 박스(200)는, 적어도 바이패스 다이오드(Da,Db,Dc)와, dc/dc 컨버터부(도 6의 230)를 구비함으로써, 태양광 모듈 특성 측정을 위한 별도의 방법이 필요하게 된다. The
이를 위해, 본 발명의 실시예에 따른 정션 박스(200)는, 태양전지 모듈(100)로부터 공급되는 직류 전원이 dc/dc 컨버터부(230)로 공급되는 경로를 차단하는 스위칭 소자(205)를 포함할 수 있다. 또한, 정션 박스(200)는, 정션 박스의 외부로 노출되며, 경로 차단시에 직류 전원을 출력하는 직류 전원 단자(207)를 포함할 수 있다. 또한, 정션 박스의 외부로 노출되는 접지 단자(209)를 더 포함할 수 있다. For this, the
예를 들어, 스위칭 소자(205)가 동작하는 경우, 서로 연결된 바이패스 다이오드(Da,Db,Dc)와 dc/dc 컨버터부(도 6의 230) 사이의 경로를 차단할 수 있다. 특히, 차단시에, 태양전지 모듈(100)로부터 공급되는 직류 전원이, dc/dc 컨버터부(도 6의 230)가 아닌, 외부로 노출된 직류 전원 단자(207)로 공급될 수 있다. 이러한 스위칭 소자(205)의 스위칭 동작에 의해, 정션 박스(200) 내의 dc/dc 컨버터부(230) 이하의 회로 소자들이 바이패스(bypass)되게 된다. For example, when the
이에 따라, 후술하는 태양전지 모듈(100)의 특성을 측정하는 특성 측정 회로(PV simuulator)(300)를, 직류 전원 단자(207) 및 접지 단자(209)에 연결하여, 그 특성을 간단하게 측정할 수 있게 된다.Thereby, a characteristic measuring circuit (PV simulator) 300 for measuring the characteristics of the
한편, 스위칭 소자(205)는, 정션 박스의 외부로 노출되는 버튼 스위치 또는 회전 스위치를 구비할 수 있다. 도 2에서는, 스위칭 소자로, 버튼 스위치(205)를 예시한다. 이러한 버튼 스위치(205)는, 정션 박스의 외부로 노출되며, 바이패스 다이오드(Da,Db,Dc)를 거친 직류 전원의 경로를, dc/dc 컨버터부(230) 또는 직류 전원 단자(207)로 변경하는데에 사용될 수 있다. On the other hand, the switching
예를 들어, 버튼 스위치(205)가 눌려지는 경우, dc/dc 컨버터부(230)로의 경로를 차단하고, 직류 전원이 직류 전원 단자(207)로 출력되도록 동작할 수 있다. 다른 예로, 버튼 스위치(205)가 한번 더 눌려지는 경우, 직류 전원이 dc/dc 컨버터부(230)로 출력되도록 그 경로를 다시 조정할 수 있다. 이 경우, 직류 전원 단자(207)에는 직류 전원이 출력되지 않게 된다. For example, when the
한편, 도면에서는 도시하지 않았지만, 회전 스위치(미도시)를 이용하여, dc/dc 컨버터부(230)로의 경로를 유지하거나, 또는 직류 전원 단자(207)로의 경로를 유지하는 것도 가능하다. Although not shown in the drawings, it is also possible to maintain the path to the dc /
한편, 도 2에서는 도시하지 않았지만, 정션 박스(200)는, 착탈 가능하며, 직류 전원 단자(207)를 덮는 방수캡(미도시)을 더 포함할 수 있다. 측정시에만 방수캡을 벗겨 사용할 수 있으며, 그 외에는 수분 등의 이물질이 직류 전원 단자(207)에 흡착되지 않도록 한다. 따라서, 직류 전원 단자를 보호할 수 있게 된다. 2, the
한편, 방수캡(미도시)은 접지 단자(209)에도 부착될 수 있다.On the other hand, the waterproof cap (not shown) may also be attached to the
또한, 외부로 노출되는 직류 전원 단자(207) 및 접지 단자(209)에 이물질 등이 흡착되는 것을 방지하기 위해, 직류 전원 단자(207) 및 접지 단자(209)가, 도 2와 같이, 정션 박스(200)의 하부에 부착되어 지면 방향으로 노출될 수 있다. 2, a DC
한편, 본 발명의 실시예에 따른, 태양광 모듈 특성 측정을 위한 방법에 대해서는 도 6 이하에서 더욱 상세히 기술한다.Meanwhile, a method for measuring a solar module characteristic according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to FIG. 6 below.
한편, 정션 박스(200) 내의, 회로 소자들의 수분 침투 방지를 위해, 정션 박스 내부는, 실리콘 등을 이용하여, 수분 침투 방지용 코팅이 수행될 수 있다.On the other hand, in order to prevent moisture penetration of the circuit elements in the
한편, 정션 박스(200)에는 개구(미도시)가 형성되어, 상술한 제1 내지 제4 도전성 라인(135a,135b,135c,135d)이 정션 박스 내의 바이패스 다이오드(Da,Db,Dc,Dd)와 연결되도록 할 수 있다. The first through fourth
한편, 정션 박스(200)의 동작시에는 바이패스 다이오드(Da,Db,Dc,Dd) 등으로부터 고열이 발생하는데, 발생된 열은 정션 박스(200)가 부착된 위치에 배열된 특정의 태양전지(130)의 효율을 감소시킬 수 있다. In the operation of the
이를 방지하기 위해, 본 발명의 실시예에 따른 태양광 모듈(50)은, 태양전지 모듈(100)과 정션 박스(200) 사이에 배치되는 방열부재(미도시)를 더 포함할 수 있다. 정션 박스(200)에서 발생되는 열을 분산시키기 위해, 방열 부재(400)의 단면적은, 정션 박스(200)의 단면적 보다 큰 것이 바람직하다. 예를 들어, 태양전지 모듈(100)의 배면 전부에 형성되는 것이 가능하다. 한편, 방열부재(미도시)는 열 전도도가 좋은 금(Au), 은(Ag), 구리(Cu), 알루미늄(Al), 텅스텐(W) 등의 금속재질로 형성되는 것이 바람직하다.In order to prevent this, the
한편, 정션박스(160)의 일 측면에는, 전력 변환된 직류 전원 또는 교류 전원을 외부로 출력하기 위한, 외부접속단자(미도시)가 형성될 수 있다.On the other hand, an external connection terminal (not shown) for outputting a power-converted DC power or an AC power to the outside may be formed on one side of the
도 4는 도 1의 태양광 모듈의 바이패스 다이오드 구성의 일예이다.4 is an example of a bypass diode configuration of the solar module of FIG.
도면을 참조하여 설명하면, 6개의 태양전지 스트링(140a,140b,140c,140d,140e,140f)에 대응하여, 바이패스 다이오드(Da,Db,Dc)가 접속될 수 있다. 구체적으로, 제1 바이패스 다이오드(Da)는, 제1 태양전지 스트링과, 제1 버스 리본(145a) 사이에 접속되어, 제1 태양전지 스트링(140a) 또는 제2 태양전지 스트링(140b)에서 역전압 발생시, 제1 태양전지 스트링(140a) 및 제2 태양전지 스트링(140b)을 바이패스(bypass)시킨다. Referring to the drawings, bypass diodes Da, Db, and Dc may be connected corresponding to six
예를 들어, 정상적인 태양 전지에서 발생하는 대략 0.6V의 전압이 발생하는 경우, 제1 바이패스 다이오드(Da)의 애노드 전극의 전위에 비해 캐소드 전극의 전위가 대략 12V(=0.6V*20)가량 더 높게 된다. 즉, 제1 바이패스 다이오드(Da)는, 바이패스가 아닌 정상 동작을 하게 된다. For example, when a voltage of approximately 0.6 V generated in a normal solar cell is generated, the potential of the cathode electrode is approximately 12 V (= 0.6 V * 20), as compared with the potential of the anode electrode of the first bypass diode Da Lt; / RTI > That is, the first bypass diode Da operates normally, not bypass.
한편, 제1 태양전지 스트링(140a)의 어느 태양 전지에서, 음영이 발생하거나, 이물질이 부착되거나 하여, 핫 스팟(hot spot)이 발생하는 경우, 어느 한 태양 전지에서 발생하는 전압은 대략 0.6V의 전압이 아닌, 역전압(대략 -15V)이 발생하게 된다. 이에 따라, 제1 바이패스 다이오드(Da)의 애노드 전극의 전위가 캐소드 전극에 비해 대략 15V 정도 더 높게 된다. 이에 따라, 제1 바이패스 다이오드(Da)는, 바이패스 동작을 수행하게 된다. 따라서, 제1 태양전지 스트링(140a) 및 제2 태양전지 스트링(140b) 내의 태양 전지에서 발생하는 전압이 정션 박스(200)로 공급되지 않게 된다. 이와 같이, 일부 태양전지에서 발생하는 역전압이 발생하는 경우, 바이패스 시킴으로써, 해당 태양전지 등의 파괴를 방지할 수 있게 된다. 또한, 핫 스팟 영역을 제외하고, 생성된 직류 전원을 공급할 수 있게 된다.On the other hand, when a hot spot occurs due to shading or foreign matter adhering to any solar cell of the first
다음, 제2 바이패스 다이오드(Db)는, 제1 버스 리본(145a)과 제2 버스 리본(145b) 사이에 접속되어, 제3 태양전지 스트링(140c) 또는 제4 태양전지 스트링(140d)에서 역전압 발생시, 제3 태양전지 스트링(140c) 및 제4 태양전지 스트링(140d)을 바이패스(bypass)시킨다.Next, the second bypass diode Db is connected between the
다음, 제3 바이패스 다이오드(Dc)는, 제1 태양전지 스트링과, 제1 버스 리본(145a) 사이에 접속되어, 제1 태양전지 스트링(140a) 또는 제2 태양전지 스트링(140b)에서 역전압 발생시, 제1 태양전지 스트링 및 제2 태양전지 스트링을 바이패스(bypass)시킨다. Next, the third bypass diode Dc is connected between the first solar cell string and the
한편, 도 4와 달리, 6개의 태양전지 스트링에 대응하여, 6개의 바이패스 다이오드를 접속시키는 것도 가능하며, 그 외 다양한 변형이 가능하다.4, unlike FIG. 4, six bypass diodes can be connected corresponding to six solar cell strings, and various other modifications are possible.
도 5는 도 1의 태양광 모듈과 특성 측정 회로의 연결을 간략히 예시한 블록도이고, 도 6은 도 1의 태양광 모듈의 정션박스의 내부 회로도의 일예이며, 도 7은 정션 박스와 특성 측정회로 연결의 일예를 예시하고, 도 8은 정션 박스와 특정 측정회로의 연결의 다른 예를 예시하며, 도 9는 태양광 모듈의 특성 곡선을 나타낸다.Fig. 5 is a block diagram briefly illustrating the connection between the solar module and the characteristic measuring circuit of Fig. 1, Fig. 6 is an example of an internal circuit diagram of the junction box of the solar module of Fig. 1, Fig. 8 illustrates an example of circuit connection, Fig. 8 illustrates another example of connection of a junction box with a specific measurement circuit, and Fig. 9 shows a characteristic curve of the solar module.
도 5를 참조하여 설명하면, 태양과 모듈(50)의 특성, 구체적으로는 태양전지 모듈(100)에서 공급되는 개방 전압(Voc)와 단락 전류(Isc) 특성 곡선(L)을 파악하기 위해, 특성 측정 회로(PV simuulator)(300)가 사용된다.5, in order to understand the characteristics of the
도 7 또는 도 8에 도시되는 특성 측정 회로(300)는, 다음과 같이 동작될 수 있다. The
예를 들어, 태양전지 모듈(100)에 특성 측정 회로(300)가 바로 연결되는 경우, 제1 기간 동안에, 제1 스위칭 소자(Sl)를 턴 오프시키고, 제2 스위칭 소자(Sm)를 턴 온시킨다. 이에 의해, 커패시터(C1)에 남아있는 전압(Vc1)이 저항 소자(R1)에서 모두 소비되게 된다. 결국, 커패시터(C1) 양단의 전압(Vc1)은 0V가 되게 된다.For example, when the
다음, 제2 기간 동안에, 제1 스위칭 소자(Sl)를 턴 온시키고, 제2 스위칭 소자(Sm)를 턴 오프시킨다. 제1 스위칭 소자(S1)의 턴 온 시점에, 커패시터(C1) 양단의 전압(Vc1)은 0V 이므로, 커패시터(C1)는 단락(short) 상태로 동작하게 된다. 따라서, 전류 검출부(A)를 이용하여, 제1 스위칭 소자(Sl)와 커패시터(C1) 사이에 흐르는 전류(ic1)를 검출하는 경우, 단락 전류(Isc)가 검출되게 된다.Next, during the second period, the first switching element Sl is turned on and the second switching element Sm is turned off. The voltage Vc1 across the capacitor C1 is 0 V at the time point when the first switching device S1 is turned on so that the capacitor C1 operates in a short state. Therefore, when the current ic1 flowing between the first switching element Sl and the capacitor C1 is detected by using the current detecting section A, the short circuit current Isc is detected.
그 이후, 커패시터(C1)에 흐르는 전류로 인해, 커패시터(C1)에는 전하가 쌓여, 커패시터(C1) 양단 전압(Vc1)이 상승하게 된다. 이때, 공급되는 직류 전압과 커패시터(C1)의 양단 전압(Vc1)의 전위차가 줄어들면서, 흐르는 전류(ic1)가 줄어들게 되고, 결국, 정상 상태에서는 일정한 전압(공급되는 직류 전압과 동일한 전압)이 저장되게 된다. 이때, 전압 검출부(B)를 이용하여, 커패시터(C1)의 양단의 전압(Vc1)을 검출하는 경우, 일정 전압에 의한, 개방 전압(Voc)가 검출되게 된다.Thereafter, due to the current flowing in the capacitor C1, electric charge is accumulated in the capacitor C1 and the voltage Vc1 across the capacitor C1 rises. At this time, the potential difference between the supplied DC voltage and the both-end voltage Vc1 of the capacitor C1 is reduced, and the flowing current ic1 is reduced. As a result, a constant voltage (the same voltage as the supplied DC voltage) . At this time, when the voltage Vc1 at both ends of the capacitor C1 is detected using the voltage detection unit B, the open-circuit voltage Voc due to the constant voltage is detected.
이러한 단락 전류(Isc), 및 개방 전압(Voc) 특성 곡선(L)은 도 9와 같이 예시될 수 있다. 한편, 태양전지 모듈에서 최대 전력을 발생하는 지점을, 최적 동작접(mpp)라 하고, 해당하는 전압을 최대 출력 동작 전압(Vmpp)라 하며, 해당하는 전류를 최대 출력 동작 전류(Impp)라 할 수 있다.The short-circuit current Isc and the open-circuit voltage Voc characteristic curve L can be illustrated as shown in Fig. On the other hand, a point at which the maximum power is generated in the solar cell module is referred to as an optimum operating point (mpp), a corresponding voltage is referred to as a maximum output operating voltage (Vmpp), and a corresponding current is referred to as a maximum output operating current .
한편, 제1 스위칭 소자(Sl) 및 제2 스위칭 소자(Sm)의 턴 온/오프 타이밍은, 특성 측정 회로(300) 내의 제어부(310)에 의해 제어되게 된다. 또한, 제어부(310)는, 전류 검출부(A)에서 검출된 전류(ic1)를 입력받으며, 전압 검출부(B)에서 검출된 커패시터(C1)의 양단의 전압(Vc1)을 입력받는다. Meanwhile, the turn-on / off timing of the first switching device Sl and the second switching device Sm is controlled by the
한편, 본 발명의 실시예에 따른 정션 박스(200)의 내부 회로도는 도 6과 같이 예시될 수 있다.Meanwhile, an internal circuit diagram of the
정션박스(200)는, 바이패스 다이오드부(210), 스위칭 소자(205), dc/dc 컨버터부(230)를 포함할 수 있다. 그 외, 커패시터부(220), 및 인버터부(240)를 더 포함할 수 있다.The
예를 들어, 정션박스(200)가 인버터부(240)를 제외하고, 바이패스 다이오드부(210), 커패시터부(220), 및 dc/dc 컨버터부(230)를 포함하는 경우, 정션박스(200)는, 직류 전원을 출력할 수 있다. 이때, 정션박스(200)가 파워 옵티마이징(power optimizing) 기능을 수행하는 경우, 이러한 정션 박스(200)는, 파워 옵티마이저라 명명될 수 있다.For example, in the case where the
한편, 정션박스(200)가 인버터부(240)까지 포함하는 경우, 정션박스(200)는, 교류 전원을 출력하게 된다. 이러한 정션 박스(200)는, 마이크로 인버터(micro inverter)라 명명될 수 있다. On the other hand, when the
바이패스 다이오드부(210)는, 제1 내지 제4 도전성 라인(135a,135b,135c,135d)에 각각 대응하는 a 노드 , b 노드, c 노드, d 노드의 각 사이에, 배치되는 제1 내지 제3 바이패스 다이오드(Da,Db,Dc)를 포함한다. The
커패시터부(220)는, 태양전지 모듈(100)에서 공급되는 직류 전원을 저장한다. 도면에서는, 3개의 커패시터(Ca,Cb,Cc)가 병렬 접속되는 것을 예시하나, 직렬 접속되거나, 직병렬 혼합 접속되는 것도 가능하다.The
dc/dc 컨버터부(230)는, 커패시터부(220)에 저장된 직류 전원을 이용하여, 레벨 변환을 수행한다. 도면에서는, 스위칭 소자(S1)의 턴 온 타이밍 및 변압기(T)의 권선비를 이용한, 플라이 백 컨버터(flyback converter)를 예시한다. 이에 의해, dc 레벨의 승압이 수행될 수 있다. 한편, 스위칭 소자(S1)의 턴 온 타이밍 제어를 위한, 컨버터 제어부(미도시)가 더 구비될 수 있다. The dc /
한편, dc/dc 컨버터부(230)는, 도면의 플라이백 컨버터외에, 부스트 컨버터(boost converter), 벅 컨버터(buck converter), 포워드 컨버터(forward converter) 등이 가능하며, 이들의 조합(예를 들어, Cascaded Buck-Boost Converter 등)도 가능하다. The dc /
인버터부(240)는, 레벨 변환된 직류 전원을 교류 전원으로 변환한다. 도면에서는, 풀 브릿지 인버터(full-bridge inverter)를 예시한다. 즉, 각각 서로 직렬 연결되는 상암 스위칭 소자(Sa,Sb) 및 하암 스위칭 소자(S'a,S'b)가 한 쌍이 되며, 총 두 쌍의 상,하암 스위칭 소자가 서로 병렬(Sa&S'a,Sb&S'b)로 연결된다. 각 스위칭 소자(Sa,S'a,Sb,S'b)에는 다이오드가 역병렬로 연결된다. The
인버터부(240) 내의 스위칭 소자들은, 인버터 제어부(미도시)로부터의 인버터 스위칭 제어신호에 기초하여, 턴 온/오프 동작을 하게 된다. 이에 의해, 소정 주파수를 갖는 교류 전원이 출력되게 된다. 바람직하게는, 그리드(grid)의 교류 주파수와 동일한 주파수(대략 60Hz)를 갖는 것이 바람직하다. The switching elements in the
한편, dc/dc 컨버터부(230)와 인버터부(240) 사이에, 레벨 변환된 dc 전원을 저장하기 위한 커패시터부(미도시)를 더 포할 수 있다. 커패시터부(미도시)는, 상술한 커패시터부(220)와 유사하게, 복수의 커패시터를 구비할 수 있다.Meanwhile, a capacitor unit (not shown) may be additionally provided between the dc /
한편, 본 발명의 실시예에서는, 태양전지 모듈(100)에, dc/dc 컨버터(230) 등을 구비하는 정션 박스(200)가 연결되므로, 정션 박스(200)의 출력단(e 노드, f 노드)에 도 7과 같이 특성 측정 회로(300)의 입력단(g 노드, h 노드)를 연결시키는 경우, 각종 회로 소자들로 인해, 정확한 태양전지 모듈(100)의 특성을 알 수 없게 된다.In the embodiment of the present invention, since the
이를 방지하기 위해, 본 발명의 실시예에서는, 스위칭 소자(205) 등을 이용하여, 정션 박스(200) 내의 회로 소자들을 바이패스(bypass)시키도록 제어한다.In order to prevent this, in the embodiment of the present invention, the circuit elements in the
스위칭 소자(205)는, 바이패스 다이오드부(210)와 커패시터부(220) 사이에 배치되어, 바이패스 다이오드부(210)를 거친 직류 전원을, 커패시터부(220)로 흐르도록 하거나, 외부로 노출된 직류 전원 단자(207)로 흐르도록 제어할 수 있다. 이를 위해, 스위칭 소자(205)는 릴레이 소자로 구현될 수 있다. The
이러한 스위칭 소자(205)의 동작에 따라, x 노드가 y 노드와 도통하거나(도 7의 경우), x 노드가 z 노드와 도통(도 8의 경우)할 수 있다. Depending on the operation of the
예를 들어, 스위칭 소자, 특히 버튼 스위치(205)가 눌려지는 경우, x 노드가 z 노드와 도통(도 8에 해당)하여, dc/dc 컨버터부(230)의 경로를 차단하고, 직류 전원이 직류 전원 단자(207)로 출력되도록 동작할 수 있다. For example, when the switching element, particularly the
다른 예로, 버튼 스위치(205)가 한번 더 눌려지는 경우, x 노드가 y 노드와 도통(도 7에 해당)하여, 직류 전원이 dc/dc 컨버터부(230)로 출력되도록 그 경로가 다시 조정될 수 있다. 이 경우, 직류 전원 단자(207)에는 직류 전원이 출력되지 않게 된다. As another example, when the
도 8은 바이패스 모드에 의해, 정션 박스(200)의 바이 패스 출력단, 즉 직류 전원 단자(207)(z 노드)와 접지 단자(209)를, 각각 특성 측정 회로(300)의 입력단(g 노드, h 노드)에 연결시키는 경우를 예시한다.8 shows a bypass mode in which the bypass output terminal of the
이에 의해, 태양전지 모듈(100)에서 출력되는 직류 전원이 바로, 특성 측정 회로(300)와 간단히 연결될 수 있게 된다. 이에 따라, 태양전지 모듈(100)의 특성을 정확히 파악할 수 있게 된다.Thus, the direct current power output from the
한편, 정션 박스(200)가 인버터(240)를 구비하지 않고, dc/dc 컨버터(230)까지만 구비하는 경우에도, 바이패스 모드에 의해, 정션 박스(200)의 바이 패스 출력단, 즉 직류 전원 단자(207)(z 노드)와 접지 단자(209)를, 각각 특성 측정 회로(300)의 입력단(g 노드, h 노드)에 연결시킬 수 있다. On the other hand, even when the
도 10은 본 발명의 실시예에 따른 태양광 시스템의 구성도의 일예이다.10 is an example of a configuration diagram of a solar photovoltaic system according to an embodiment of the present invention.
도면을 참조하면, 도 10의 태양광 시스템은, 복수의 태양광 모듈(50a, 50b, ...,50n)을 구비한다. 각 태양광 모듈(50a, 50b, ...,50n)은, 교류 전원을 출력하는 정션박스(200a, 200b, ...,200n)를 구비할 수 있다. 이때의 정션박스(200a, 200b, ...,200n)를, 마이크로 인버터라 할 수 있으며, 각 정션박스(200a, 200b, ...,200n)에서 출력되는 교류 전원은 계통(grid)으로 공급되게 된다.Referring to the drawings, the solar photovoltaic system of FIG. 10 includes a plurality of
한편, 본 발명의 실시예에 따른, 도 8의 정션박스(200)와 특성 측정 회로(300)의 연결 방식은, 도 10의 마이크로 인버터에 적용될 수 있다.Meanwhile, the connection method of the
도 11은 본 발명의 실시예에 따른 태양광 시스템의 구성도의 다른예이다.FIG. 11 is another example of the configuration of a solar photovoltaic system according to an embodiment of the present invention.
도면을 참조하면, 도 11의 태양광 시스템은, 복수의 태양광 모듈(50a, 50b, ...,50n)을 구비한다. 각 태양광 모듈(50a, 50b, ...,50n)은, 직류 전원을 출력하는 정션박스(1200a, 1200b, ...,1200n)를 구비할 수 있다. 그리고, 각 태양광 모듈듈(50a, 50b, ...,50n)에서 출력되는 직류 전원을 교류 전원으로 변환하는 인버터부(1210)가 더 구비되게 된다. 이때의, 정션박스(1200a, 1200b, ...,1200n)는, 직류 전원을 효율적으로 출력하기 위한 파워 옵티 마이징을 수행할 수 있다. Referring to the drawings, the solar photovoltaic system of Fig. 11 includes a plurality of
한편, 본 발명의 실시예에 따른, 도 8의 정션박스(200)와 특성 측정 회로(300)의 연결 방식은,도 11의 파워 옵티마이저에 적용될 수 있다.Meanwhile, the connection method of the
본 발명에 따른 태양광 모듈은 상기한 바와 같이 설명된 실시예들의 구성과 방법이 한정되게 적용될 수 있는 것이 아니라, 상기 실시예들은 다양한 변형이 이루어질 수 있도록 각 실시예들의 전부 또는 일부가 선택적으로 조합되어 구성될 수도 있다.It is to be understood that the invention is not to be limited in its application to the details of construction and the manner in which the above described embodiments of the invention are put into practice, .
또한, 이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 도시하고 설명하였지만, 본 발명은 상술한 특정의 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진자에 의해 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 이러한 변형실시들은 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해되어져서는 안될 것이다.While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed exemplary embodiments, but, on the contrary, It will be understood by those skilled in the art that various changes in form and detail may be made therein without departing from the spirit and scope of the present invention.
Claims (12)
상기 태양전지 모듈의 일면에 부착되며, 상기 태양전지 모듈에서 공급되는 직류 전원을 레벨 변환하여 출력하는 dc/dc 컨버터부를 구비하는 정션 박스;를 포함하고,
상기 정션 박스는,
상기 직류 전원이 상기 dc/dc 컨버터부로 공급되는 제1 모드로 동작하거나, 상기 직류 전원이 상기 dc/dc 컨버터부로 공급되는 경로를 차단하는 제2 모드로 동작하는 스위칭 소자; 및
상기 정션 박스의 외부로 노출되며, 상기 제2 모드에 의한 상기 경로 차단시에, 상기 스위칭 소자를 거친 상기 직류 전원을 외부로 출력하는 직류 전원 단자;를 더 포함하며,
상기 스위칭 소자의 상기 제1 모드 동작시, 상기 직류 전원이, 상기 스위칭 소자를 거쳐, 상기 dc/dc 컨버터부로 공급되는 것을 특징으로 하는 태양광 모듈.A solar cell module comprising a plurality of solar cells; And
And a junction box attached to one surface of the solar cell module, the junction box having a dc / dc converter unit for level-converting and outputting a DC power supplied from the solar cell module,
The junction box includes:
A switching device operating in a first mode in which the direct current power is supplied to the dc / dc converter part or in a second mode in which the direct current power is supplied to the dc / dc converter part; And
And a DC power supply terminal exposed to the outside of the junction box and outputting the DC power obtained through the switching element to the outside when the path is cut by the second mode,
And the DC power supply is supplied to the dc / dc converter section via the switching element in the first mode operation of the switching element.
상기 정션 박스의 외부로 노출되는 접지 단자;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 태양광 모듈. The method according to claim 1,
And a ground terminal exposed to the outside of the junction box.
상기 스위칭 소자는,
상기 정션 박스의 외부로 노출되며, 상기 경로를 변경하는 버튼 스위치 또는 회전 스위치를 포함하는 것을 특징으로 하는 태양광 모듈. The method according to claim 1,
The switching device includes:
And a button switch or a rotary switch which is exposed outside the junction box and changes the path.
상기 정션 박스는,
착탈 가능하며, 상기 직류 전원 단자를 덮는 방수캡;을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 태양광 모듈. The method according to claim 1,
The junction box includes:
And a waterproof cap which is detachable and covers the DC power source terminal.
상기 직류 전원 단자는, 상기 정션 박스의 하부에 부착되어 지면 방향으로 노출되는 것을 특징으로 하는 태양광 모듈. The method according to claim 1,
Wherein the DC power terminal is attached to a lower portion of the junction box and is exposed in a ground direction.
상기 태양 전지 모듈은,
상기 복수의 태양전지 중 일부가 일렬로 연결되어 형성된 태양전지 스트링에 접속된 버스 리본; 및
상기 버스 리본과 상기 정션 박스를 전기적으로 접속시키는 도전성 라인;을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 태양광 모듈.The method according to claim 1,
In the solar cell module,
A bus ribbon connected to a solar cell string formed by connecting a part of the plurality of solar cells in a line; And
And a conductive line electrically connecting the bus ribbon and the junction box to each other.
상기 정션 박스는,
상기 태양 전지 모듈의 양단부 중 상기 도전성 라인이 연장되는 단부에 더 인접하여 배치되는 것을 특징으로 하는 태양광 모듈.The method according to claim 6,
The junction box includes:
Wherein the conductive line is disposed adjacent to an end of the conductive line extending from both ends of the solar cell module.
상기 정션 박스는,
상기 복수의 태양전지 중 일부 태양전지를 바이패스 시키는 바이패스 다이오드;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 태양광 모듈.The method according to claim 1,
The junction box includes:
And a bypass diode for bypassing some solar cells among the plurality of solar cells.
상기 스위칭 소자는,
상기 바이패스 다이오드와 상기 dc/dc 컨버터부 사이의 경로를 차단시키는 것을 특징으로 하는 태양광 모듈.9. The method of claim 8,
The switching device includes:
And disconnects the path between the bypass diode and the dc / dc converter unit.
상기 정션 박스는,
상기 태양전지 모듈에서 공급되는 상기 직류 전원을 저장하는 커패시터부;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 태양광 모듈.The method according to claim 1,
The junction box includes:
And a capacitor unit for storing the DC power supplied from the solar cell module.
상기 정션 박스는,
상기 레벨 변환된 직류 전원을 교류 전원으로 변환하여 출력하는 인버터부;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 태양광 모듈.The method according to claim 1,
The junction box includes:
And an inverter unit converting the level-converted DC power into AC power and outputting the AC power.
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