KR101935802B1 - 윈도우 블라인드 - Google Patents

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KR101935802B1
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Abstract

본 발명의 윈도우 블라인드는, 볼록한 곡면을 구비하는 슬랫; 및 태양 전지들을 구비하고, 상기 슬랫의 볼록한 곡면에 부착되는 태양 전지 모듈을 포함하고, 상기 태양 전지들이 상기 볼록한 곡면에 부착 가능하도록, 상기 태양 전지들의 캐리어 생성부는 휘어짐 가능한 박막 Ⅲ-Ⅴ족 화합물 반도체로 이루어지며, 상기 태양 전지 모듈의 세로 방향 곡면 길이는 상기 슬랫의 세로 방향 곡면 길이의 절반 이상이고, 상기 태양 전지 모듈은 상기 슬랫의 가로 방향 중심선을 기준으로 일측으로 편심되게 배치된다.

Description

윈도우 블라인드{WINDOW BLIND}
본 발명은 태양 전지를 구비하여 전력을 생산 가능한 윈도우 블라인드에 관한 것이다.
태양 전지가 건축물에 적용될 수 있는 위치는 지붕, 벽면과 벽면으로 나뉜다. 기존의 건축물에는 대부분 지붕 위에 태양 전지가 설치되어 왔다. 그러나 지붕에 설치되는 태양 전지만으로는 발전면적에 한계가 존재하기 때문에 공공주택이나 고층빌딩 등에서 필요로 하는 발전량을 충족하기 어렵다. 따라서, 벽면에 추가적으로 태양 전지의 설치가 요구되고 있다.
태양 전지가 벽면에 설치되는 유형으로는 태양 전지의 설치 위치에 따라 외벽형, 창호 일체형, 윈도우 블라인드 형이 고려될 수 있다. 그러나 외벽형과 창호 일체형의 경우 태양 전지 설치 각도에 따른 발전량 저하 문제가 존재한다. 따라서 발전 성능의 관점에서 태양 전지 설치 각도를 조절할 수 있는 윈도우 블라인드형이 가장 효과적이다.
윈도우 블라이드에 적용되는 태양 전지의 요구 사항은 유연성, 경량 특성, 고출력이다. 구조적 강성과 일사량 조절을 위해 윈도우 블라인드의 슬랫은 볼록한 곡면을 갖는다. 따라서 태양 전지가 슬랫에 설치되기 위해서는 유연성을 가져야 한다. 또한 슬랫에 무거운 태양 전지를 설치할 수는 없으므로, 태양 전지는 가벼워야 한다. 마지막으로 동일 면적 대비 고 발전량을 제공하기 위해서는 태양 전지가 고출력 특성을 가져야 한다.
본 발명의 일 목적은 건축물의 전력 부하 해소를 위한 대안으로 태양 전지를 구비하는 윈도우 블라이드를 제공하기 위한 것이다. 특히 윈도우 블라이드에 설치되기 위해 유연성, 경량 특성 및 고출력 성능을 갖는 태양 전지를 제안하기 위한 것이다.
본 발명의 다른 일 목적은 슬랫의 영역별 일조량을 고려하여 슬랫의 면적 대비 최적의 크기를 갖는 태양 전지 모듈을 제안하기 위한 것이다.
본 발명의 또 다른 일 목적은 각 슬랫에 설치되는 태양 전지 모듈 간의 전기적 연결 구조를 제안하기 위한 것이다.
이와 같은 본 발명의 일 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 일 실시예에 따르는 윈도우 블라인드는, 볼록한 곡면을 구비하는 슬랫; 및 태양 전지들을 구비하고, 상기 슬랫의 볼록한 곡면에 부착되는 태양 전지 모듈을 포함한다. 상기 태양 전지들이 상기 볼록한 곡면에 부착 가능하도록, 상기 태양 전지들의 캐리어 생성부는 휘어짐 가능한 박막 Ⅲ-Ⅴ족 화합물 반도체로 이루어진다. 그리고 상기 태양 전지 모듈은 발전 효율을 고려하여 최적의 크기와 처적의 위치에 배치된다. 상기 태양 전지 모듈의 세로 방향 곡면 길이는 상기 슬랫의 세로 방향 곡면 길이의 절반 이상이고, 상기 태양 전지 모듈은 상기 슬랫의 가로 방향 중심선을 기준으로 일측으로 편심되게 배치된다.
상기 태양 전지 모듈의 세로 방향 곡면 길이는 상기 슬랫의 세로 방향 곡면 길이의 70% 이하다.
바람직하게는 상기 태양 전지 모듈의 세로 방향 곡면 길이는 상기 슬랫의 세로 방향 곡면 길이의 63 내지 70%다.
상기 태양 전지 모듈의 하단은 상기 슬랫의 하단과 만나거나 상기 슬랫의 하단으로부터 기설정된 거리만큼 이격되고, 상기 태양 전지 모듈의 상단은 상기 슬랫의 가로 방향 중심선과 만나거나 상기 가로 방향 중심선을 기준으로 타측에 배치된다. 상기 기설정된 거리는 상기 슬랫의 세로 방향 곡면 길이의 10분의 1 이하다.
상기 볼록한 곡면은, 상기 가로 방향 중심선을 기준으로 일측 영역에 해당하는 제1곡면; 상기 중심선을 기준으로 타측 영역에 해당하며, 경사진 방향으로 빛이 비출 때 바로 위 슬랫에 의해 그림자가 생기는 제2곡면을 포함하고, 상기 태양 전지 모듈은 상기 제2곡면을 덮는 면적보다 상기 제1곡면을 덮는 면적이 더 크도록 배치된다.
상기 태양 전지 모듈은 전체 면적의 2/7 이하만 상기 제2곡면을 덮도록 배치되고, 나머지 5/7 이상은 상기 제1곡면을 덮도록 배치된다.
상기 슬랫에는 상기 가로 방향 중심선을 따라 변곡점이 형성되고, 상기 태양 전지 모듈은 상기 변곡점을 덮도록 배치될 수 있다.
상기 태양 전지 모듈은 상기 태양 전지들을 구비하는 서브 모듈들의 집합에 의해 형성되고, 상기 슬랫에는 각 서브 모듈들의 일측과 타측에 각각 홀이 형성되며, 상기 태양 전지 모듈은 상기 서브 모듈들을 서로 직렬 연결하는 리본들을 구비하고, 상기 리본들은 각각 상기 홀들을 통해 상기 볼록한 곡면의 배면을 경유하여 서로 인접하게 배치되는 두 서브 모듈에 연결된다.
상기 윈도우 블라인드는 상기 배면을 통해 노출되는 상기 리본들과 상기 홀들을 덮도록 배치되는 절연 테이프들을 더 포함한다.
상기 서브 모듈은 상기 태양 전지들의 집합에 의해 형성되고, 상기 서브 모듈은 상기 태양 전지들을 서로 직렬 연결하는 인터커넥터를 구비하며, 상기 인터커넥터는, 베이스; 상기 베이스의 일면에 형성되고, 인접한 두 태양 전지를 서로 전기적으로 연결하도록 인접한 두 태양 전지에 각각 접촉되는 전도층; 및 상기 태양 전지에서 합선을 방지하도록 상기 전도층의 가운데에 형성되는 절연층을 포함한다.
상기 서브 모듈들 중 최외곽 서브 모듈에 연결되는 리본은 상기 홀을 통해 상기 배면으로 연장되어 상기 배면에 배치되는 다접점 커넥터와 연결되고, 상기 윈도우 블라인드는 상기 다접점 커넥터와 연결되는 케이블을 더 포함하며, 상기 케이블은 상기 슬랫에 형성되는 배선홀을 통과해 바로 위 슬랫의 다접점 커넥터와 바로 아래 슬랫의 다접점 커넥터에 연결된다.
상기 윈도우 블라인드는 상기 케이블의 접힘 또는 꼬임을 방지하도록 상기 케이블을 감싸는 지지대를 더 포함한다.
상기 윈도우 블라인드는 상기 태양 전지 모듈을 보호하도록 상기 슬랫과 상기 태양 전지 모듈을 덮는 봉지 필름을 더 포함하고, 상기 봉지 필름은, 상기 슬랫의 볼록한 면과 상기 태양 전지 모듈을 전부 덮는 제1 부분; 상기 제1 부분의 양측에 각각 형성되며, 상기 볼록한 면의 배면에 부착되는 두 개의 제2 부분을 포함한다.
상기 윈도우 블라인드는 상기 두 개의 제2 부분과 상기 배면을 덮는 배면 봉지 필름을 추가로 구비한다.
상기 윈도우 블라인드는 태양광에 직접 노출되도록 건물의 외부에 설치될 수 있다.
상기와 같은 구성의 본 발명에 의하면, 슬랫의 볼록한 곡면에 부착되는 태양 전지 모듈은 태양 전지들의 집합으로 형성되며, 태양 전지의 캐리어 생성부는 Ⅲ-Ⅴ족 화합물 반도체로 이루어지므로 태양 전지 그리고 상기 태양 전지들이 모여 형성되는 태양 전지 모듈은 유연성, 경량 특성 및 고출력 성능을 갖게 된다.
이러한 특성에 따라 태양 전지 모듈은 슬랫의 볼록한 곡면의 절반 이상을 덮도록 배치될 수 있다. 더욱 바람직하게는 태양 전지 모듈이 슬랫의 볼록한 곡면의 63 내지 70%를 덮도록 부착될 수 있다. 슬랫의 볼록한 곡면에 부착되는 태양 전지 모듈의 발전 효율은 바로 위 슬랫에 의한 음영으로 인해 한계가 존재하며, 발전 효율이 포화되는 태양 전지 모듈의 면적률은 볼록한 곡면의 약 70% 정도다. 볼록한 곡면의 약 70%를 태양 전지 모듈이 차지하더라도, 태양 전지 모듈이 유연성을 갖기 때문에 슬랫으로부터 볼록한 곡면에 부착됨에 문제가 없다.
또한 본 발명에 의하면, 태양 전지 모듈 간의 연결 구조, 서로 다른 슬랫에 배치되는 태양 전지 모듈 군끼리의 연결 구조가 대부분 슬랫의 배면에 배치되기 때문에, 슬랫이 외부 환경에 노출됨으로 인한 영향을 줄일 수 있다. 윈도우 블라인드가 건물 외부에 설치되더라도 고 일사량, 강수 등과 같은 날씨의 영향은 물론 외부 충격 등으로부터도 연결 구조가 보호될 수 있다. 이로 인해 슬랫의 태양 전지 모듈이 배치되는 슬랫의 볼록한 곡면에서는 상기 연결 구조가 숨겨지는 디자인적 효과도 추가로 얻을 수 있다.
또한 본 발명에 의하면, 윈도우 블라인드가 건물의 외부에 설치되더라도 봉지 필름과 배면 봉지 필름에 의해 태양 전지 모듈과 연결 구조가 보호될 수 있다.
도 1은 본 발명의 윈도우 블라이드를 보인 개념도다.
도 2는 도 1에 도시된 윈도우 블라인드의 회로 구성도다.
도 3은 슬랫과 태양 전지 모듈의 개념도다.
도 4는 슬랫, 태양 전지 모듈, 봉지 필름 및 배면 봉지 필름의 분해도다.
도 5는 슬랫에 설치되는 태양 전지 모듈의 개념도다.
도 6a는 슬랫의 배면에 부착되는 인터커넥터의 일 면을 보인 개념도다.
도 6b는 슬랫의 배면에 부착되는 인터커넥터의 타 면을 보인 개념도다.
도 7는 슬랫에 태양빛이 도달하는 영역과 음영이 생기는 영역을 설명하기 위한 개념도다.
도 8은 태양 전지 모듈의 면적률과 발전량의 관계를 보인 그래프다.
도 9a는 슬랫의 일 면을 보인 평면도다.
도 9b은 슬랫의 타 면을 보인 저면도다.
이하, 본 발명에 관련된 윈도우 블라인드에 대하여 도면을 참조하여 보다 상세하게 설명한다. 본 명세서에서는 서로 다른 실시예라도 동일, 유사한 구성에 대해서는 동일, 유사한 참조번호를 부여하고, 그 설명은 처음 설명으로 갈음한다. 본 명세서에서 사용되는 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.
도 1은 본 발명의 윈도우 블라인드(100)를 보인 개념도다. 도 2는 도 1에 도시된 윈도우 블라인드(100)의 회로 구성도다.
윈도우 블라인드(100)는 창과 같이 햇빛이 비추는 곳에 설치되어 햇빛을 가리거나 밖에서 건물 안을 들여다 볼 수 없게 하는 장치를 가리킨다. 윈도우 블라인드(100)는 슬랫(110)(slat), 태양 전지 모듈(120), 로프(rope)(131)를 포함하며, 사이드 프레임(132)과 제어 모듈(140)을 더 포함할 수 있다.
슬랫(110)은 빛을 가리는 목적으로 설치된다. 슬랫(110)은 복수로 구비되며, 상하 방향을 따라 순차적으로 배열된다. 슬랫(110)은 로프(131)에 의해 서로 연결된다. 슬랫(110)은 로프(131)에 의해 이동되며, 서로 밀착되거나 서로 이격될 수 있다. 슬랫(110)은 서로 이격된 상태에서 기울어짐(tilt) 가능하도록 형성된다. 슬랫(110)이 태양을 향해 기울어지면, 건물 내부로 들어오는 햇빛이 차단될 수 있다.
태양 전지 모듈(120)은 태양 전지의 집합으로 형성된다. 다수의 태양 전지들이 모여 서로 직렬 연결되면, 태양 전지 모듈(120)이 형성된다.
태양 전지 모듈(120)은 슬랫(110)의 일면에 설치된다. 슬랫(110)들이 서로 이격된 상태에서 태양을 향해 기울어지면, 태양 전지 모듈(120)은 태양으로부터 공급되는 빛을 이용해 전력을 생산할 수 있다.
로프(131)는 슬랫(110)들을 승하강 및 기울어짐 가능하게 연결한다. 로프(131)에 연결된 슬랫(110)들은 승강되면서 서로 밀착되고, 반대로 하강되면서 서로 이격된다. 로프(131)의 작동은 제어 모듈(140)에 의해 제어된다.
사이드 프레임(132)은 슬랫(110)의 양측에 설치된다. 사이드 프레임(132)은 슬랫(110)의 승하강 경로를 설정하는 가이드 레일(미도시)을 구비할 수 있다. 예를 들어 슬랫(110)은 양측에 돌출부(미도시)를 구비할 수 있으며, 이 돌출부가 사이드 프레임(132)의 가이드 레일에 삽입될 수 있다. 가이드 레일이 슬랫(110)의 승하강 방향으로 연장되어 있으면, 슬랫(110)은 가이드 레일에 의해 설정되는 승하강 경로를 따라 이동하게 된다.
제어 모듈(140)은 윈도우 블라인드(100)의 전반적인 제어를 담당한다. 예를 들어 제어 모듈(140)은 슬랫(110)의 이동과 태양 전지 모듈(120)의 전력 생산을 제어하도록 형성될 수 있다. 제어 모듈(140)은 슬랫(110)의 이동과 태양 전지 모듈(120)의 전력 생산 제어를 위해 전압 안정기(141), 조도 센서(142), 구동 모터(143), 인버터(inverter)(144), 전력량계(145)를 포함할 수 있다.
전압 안정기(141)는 콘센트 등을 통해 상용 전력 공급원(10)과 전기적으로 연결되며, 입력 전압과 부하에 관계 없이 일정한 전압이 유지될 수 있도록 한다.
조도 센서(142)는 빛의 밝기를 감지하도록 이루어진다. 조도 센서(142)에 의해 감지되는 빛의 밝기에 따라 구동 모터(143)가 작동될 수 있다. 예를 들어 일조량이 과도하게 많은 때에서는 구동 모터(143)가 작동하여 슬랫(110)을 하강시킨 후 기울어지게 하여 건물 내부로 들어오는 빛을 차단하도록 구현될 수 있다.
구동 모터(143)는 로프(131)에 구동력을 제공하여 로프(131)에 연결된 슬랫(110)을 이동시키거나 기울어지게 한다.
인버터(144)는 태양 전지 모듈(120)에서 생산되는 직류 전력을 교류 전력으로 변환하도록 이루어지며, 인버터(144)에 의해 변환된 교류 전력은 전력 회사(20)에 공급 또는 판매될 수 있다. 전력량계(145)는 전력 회사(20)에 공급 또는 판매되는 교류 전력의 전력량을 측정하도록 형성된다.
이하에서는 슬랫(110)과 태양 전지 모듈(120)에 대하여 설명한다.
도 3은 슬랫(111, 112)과 태양 전지 모듈(121a, 121b, 121c, 121d, 122a, 122b, 122c, 122d)의 개념도다.
슬랫(111, 112)은 볼록한 곡면(111a, 112a)을 구비한다. 예를 들어 도 3에 도시된 것과 같이, 슬랫(111, 112)의 전면(또는 일면)은 볼록한 곡면(111a, 112a)으로 형성되고, 슬랫(111, 112)의 배면(또는 타면)(111b, 112b)은 오목한 곡면으로 형성될 수 있다.
슬랫(111, 112)이 볼록한 곡면(111a, 112a)을 갖는 것은 구조적 강성과 일사량 조절을 위한 것이다.
슬랫(111, 112)이 평면으로 형성되면 외력에 의해 슬랫(111, 112)의 좌우가 겹쳐지도록 쉽게 접힐 우려가 있다. 그러나 슬랫(111, 112)이 볼록한 곡면(111a, 112a)을 갖게 되면, 외력에 대한 저항력을 갖게 되어 구조적 강성을 확보할 수 있다.
또한 슬랫(111, 112)이 평면으로 형성되면, 두 슬랫(111, 112) 사이에서 빛이 반사되어 건물 내부로 들어올 수 있다. 그러나 슬랫(111, 112)이 볼록한 곡면(111a, 112a)을 갖게 되면, 이러한 현상의 발생을 방지할 수 있으며, 일사량 조절이 가능하다.
태양 전지 모듈(121a, 121b, 121c, 121d, 122a, 122b, 122c, 122d)은 슬랫(111, 112)의 볼록한 곡면(111a, 112a)에 부착된다. 태양 전지 모듈(121a, 121b, 121c, 121d, 122a, 122b, 122c, 122d)은 태양 전지들의 집합으로 형성되므로, 태양 전지 모듈(121a, 121b, 121c, 121d, 122a, 122b, 122c, 122d)이 볼록한 곡면(111a, 112a)에 부착되기 위해 각각의 태양 전지가 유연성을 가져야 한다.
종래의 실리콘으로 이루어지는 태양 전지는 일반적으로 5 내지 6 인치 크기를 가지며, 쉽게 깨지는 성질(brittleness)을 갖는다. 따라서 실리콘으로 이루어지는 태양 전지를 반복적으로 휘어지게 한다면 기계적 강도를 유지하지 못하고 변형 또는 파손되는 결과를 유발하게 된다. 따라서 실리콘으로 이루어지는 태양 전지는 충분한 유연성(flexibility)을 갖지 못한다.
또한 실리콘으로 이루어지는 태양 전지는 효율에도 한계가 있기 때문에, 크기 제한을 갖는 윈도우 블라인드(100, 도 1 참조)에 적용되기에는 부적합하다. 태양 전지가 갖는 효율의 한계가 존재하는 한, 윈도우 블라인드에 적용되는 태양 전지 모듈(121a, 121b, 121c, 121d, 122a, 122b, 122c, 122d)의 발전 용량에도 한계가 존재하기 때문이다.
이러한 점을 고려하여 본 발명의 태양 전지들은 볼록한 곡면(111a, 112a)에 부착 가능하도록 박막 Ⅲ-Ⅴ족 화합물 반도체를 포함한다. 태양 전지가 박막 Ⅲ-Ⅴ족 화합물 반도체를 포함한다는 것은 태양 전지의 캐리어(전자와 홀) 생성부가 박막 Ⅲ-Ⅴ족 화합물 반도체로 형성된다는 것을 의미한다. 여기서 캐리어 생성부란 광전 효과에 의해 캐리어가 생성되는 부분을 가리킨다. 예를 들어, 태양 전지는 유연 기판, 하부 전극, 박막 Ⅲ-Ⅴ족 화합물 반도체 및 상부 전극이 순차적으로 적층된 구조를 가질 수 있으며, 캐리어는 박막으로 형성되는 Ⅲ-Ⅴ족 화합물 반도체에서 생성된다.
Ⅲ-Ⅴ족 화합물 반도체는 예를 들어 GaAs(갈륨-비소) 단위 박막으로 이루어질 수 있으며, 필요 전압에 따라 GaInP(갈륨-인듐-인), AlInP(알루미늄-인듐-인), AlGaAs(알루미늄-갈륨-비소) 등의 단위 박막이 추가될 수 있다.
Epitaxial Lift Off(ELO) 기술을 사용하여 휘어짐이 가능한 박막 Ⅲ-Ⅴ족 화합물 반도체는 본질적으로 실리콘 반도체에 비해 작고 얇으며, 실리콘에 비해 쉽게 깨지지 않는다. 이러한 특성은 태양 전지 모듈(121a, 121b, 121c, 121d, 122a, 122b, 122c, 122d)의 유연성(flexibility)을 확보하는 근거가 된다.
슬랫(111, 112)의 볼록한 곡면(111a, 112a)은 일반적으로 약 180R의 곡률반경을 갖는다. 180R이란 180mm의 곡률 반경을 의미한다. 이에 반해 박막 Ⅲ-Ⅴ족 화합물 반도체를 포함하는 태양 전지는 약 50R의 곡률 반경(50mm의 곡률 반경)을 갖는다. 곡률 반경이 작다는 것은 곡률이 크다는 것을 의미하므로, 박막 Ⅲ-Ⅴ족 화합물 반도체를 포함하는 태양 전지는 슬랫(111, 112)의 볼록한 곡면(111a, 112a)보다 더 많이 휘어질 수 있다는 것을 의미한다. 따라서 실리콘으로 이루어지는 태양 전지와 달리 박막 Ⅲ-Ⅴ족 화합물 반도체를 포함하는 태양 전지는 휘어짐 가능하며, 슬랫(111, 112)의 볼록한 곡면(111a, 112a)에도 부착 가능하다.
슬랫(111, 112)의 볼록한 곡면(111a, 112a)이 균일한 곡률을 갖지 않으면, 볼록한 곡면(111a, 112a)에 변곡점이 존재하게 된다. 그러나 볼록한 곡면(111a, 112a)에 변곡점이 존재하더라도, 박막 Ⅲ-Ⅴ족 화합물 반도체를 포함하는 태양 전지가 유연성을 가지므로, 변곡점 위에도 부착 가능하다.
박막 Ⅲ-Ⅴ족 화합물 반도체는 실리콘 반도체에 비해 얇다. 박막 Ⅲ-Ⅴ족 화합물 반도체는 1~4㎛의 두께를 가질 수 있다. 이에 반해 실리콘 반도체는 일반적으로 약 200㎛ 두께를 갖는다. 유연성을 갖는 태양 전지 모듈(121a, 121b, 121c, 121d, 122a, 122b, 122c, 122d)을 구현하기 위해서는 박막 Ⅲ-Ⅴ족 화합물 반도체의 두께가 얇은 것이 바람직하며, 박막 Ⅲ-Ⅴ족 화합물 반도체는 4㎛ 이하에서도 충분한 광전효과를 일으킬 수 있으며 고효율을 보장한다.
또한, 박막 Ⅲ-Ⅴ족 화합물 반도체의 효율은 실리콘에 비해 고효율 및 고출력을 특성을 갖는다. 동일한 조건에 박막 Ⅲ-Ⅴ족 화합물 반도체를 포함하는 태양 전지는 27~31%의 효율을 보이는 반면, 실리콘 반도체를 포함하는 태양 전지는 16~23%의 효율을 보인다. 슬랫(111, 112)에 부착될 수 있는 태양 전지의 수에는 한계가 있기 때문에, 단위 태양 전지의 효율이 높아야 윈도우 블라인드에서 요구하는 발전 용량을 충족할 수 있다.
나아가 박막 Ⅲ-Ⅴ족 화합물 반도체는 실리콘에 비해 가볍기 때문에, 윈도우 블라인드의 슬랫(111, 112)에 부착되기에 적합하다.
한편, 태양 전지 모듈(121a, 121b, 121c, 121d, 122a, 122b, 122c, 122d)은 복수로 구비되며, 각 태양 전지 모듈(121a, 121b, 121c, 121d, 122a, 122b, 122c, 122d)은 서로 직렬 또는 병렬로 연결된다. 예를 들어 하나의 슬랫(111, 112)에 부착되는 다수의 태양 전지 모듈(121a, 121b, 121c, 121d, 122a, 122b, 122c, 122d)들은 서로 직렬 연결될 수 있다. 또한 하나의 슬랫(111)(112)에 부착되는 다수의 태양 전지 모듈(121a, 121b, 121c, 121d)(122a, 122b, 122c, 122d)들을 하나의 태양 전지 모듈 군(121)(122)이라고 할 때, 각 태양 전지 모듈 군(121)(122)끼리는 서로 병렬 연결 될 수 있다. 태양 전지 모듈 군(121)(122) 간의 전기적 연결은 케이블(151, 152)에 의해 이루어진다.
슬랫(111, 112)의 양 단부에는 각각 배선홀(111c, 111d, 112c, 112d)이 형성될 수 있으며, 케이블(151)(152)이 각 배선홀(111c, 112c)(111d, 112d)을 통과하여 태양 전지 모듈 군(121)(122)을 서로 전기적으로 연결할 수 있다. 어느 하나의 슬랫(111)을 기준으로 케이블(151, 152)은 바로 위 슬랫(112)의 태양 전지 모듈 군(122)과 바로 아래 슬랫(미도시))의 태양 전지 모듈 군(미도시)에 각각 전기적으로 연결될 수 있다. 양측의 케이블(151, 152)은 서로 다른 극성에 연결되어, 일측의 케이블(151)은 인버터(144, 도 2 참조)의 (+)극에 연결되고, 타측의 케이블(152)은 인버터(144)의 (-)극에 연결될 수 있다.
윈도우 블라인드는 지지대(160)를 더 포함할 수 있다. 슬랫(111, 112)이 승하강 하는 과정에서 케이블(151, 152)의 접힘이나 꼬임이 발생할 우려가 있다. 케이블(151, 152)의 접힘이나 꼬임이 반복적으로 발생하게 되면, 케이블(151, 152)의 단선이 발생하게 된다. 지지대(160)는 케이블(151, 152)의 접힘 또는 꼬임을 방지하도록 케이블(151, 152)을 감싼다. 지지대(160)는 금속, 합성수지(플라스틱), 합성섬유 등으로 구성될 수 있다.
이하에서는 태양 전지 모듈(121a, 121b, 121c, 121d, 122a, 122b, 122c, 122d)을 보호하기 위한 구성에 대하여 설명한다.
도 4는 슬랫(110), 태양 전지 모듈(120a, 120b, 120c, 120d), 봉지 필름(171) 및 배면 봉지 필름(172)의 분해도다.
슬랫(110)과 태양 전지 모듈(120a, 120b, 120c, 120d)에 대한 설명은 도 3의 설명으로 갈음한다.
본 발명의 윈도우 블라인드(100, 도 1 참조)는 태양광에 직접 노출되도록 건물의 외부에 설치될 수 있다. 윈도우 블라인드가 건물의 내부에 설치되면, 창을 투과하는 빛의 반사로 인해 태양 전지 모듈(120a, 120b, 120c, 120d)에 도달하는 빛의 양이 줄어들게 된다. 따라서 발전량 극대화를 위해서는 윈도우 블라인드가 건물의 외부에 설치되는 것이 바람직하다. 다만, 윈도우 블라인드가 건물의 외부에 설치되기 위해서는 태양 전지 모듈(120a, 120b, 120c, 120d)은 물론 태양 전지 모듈(120a, 120b, 120c, 120d) 간의 전기적 연결을 위한 구성들이 수분 침투 등과 같은 외부 환경으로부터 보호되어야 한다.
윈도우 블라인드는 태양 전지 모듈(120a, 120b, 120c, 120d)을 보호하는 봉지 필름(171)과 배면 봉지 필름(172)을 더 포함한다. 봉지 필름(171)과 배면 봉지 필름(172)은 PET(Polyethylene phthalate) 및/또는 EVA(ethylene-vinyl acetate)로 이루어질 수 있다. 외부요인에 의한 스크래치를 방지하기 위해 PET의 상면에 하드 코팅(Hard coating)이 추가될 수 있다.
봉지 필름(171)은 태양 전지 모듈(120a, 120b, 120c, 120d)을 보호하도록 슬랫(110)과 태양 전지 모듈(120a, 120b, 120c, 120d)을 덮는다. 봉지 필름(171)은 슬랫(110)의 볼록한 곡면(110a)뿐만 아니라 슬랫(110)의 배면(110b)에도 부착될 수 있다. 봉지 필름(171)을 제1 부분(171a)과 제2 부분(171b)으로 구분하면, 제1 부분(171a)은 슬랫(110)의 볼록한 곡면(110a)과 태양 전지 모듈(120a, 120b, 120c, 120d)을 전부 덮고, 제2 부분(171b)은 상기 볼록한 곡면(110a)의 배면(110b)에 부착된다. 이때 제2 부분(171b)은 도 4에 도시된 바와 같이 제1 부분(171a)의 양측에 각각 형성된다.
슬랫(110)보다 큰 면적을 갖는 봉지 필름(171)이 1차 라미네이션 공정을 통해 슬랫(110)의 볼록한 곡면(110a)에 부착되면, 슬랫(110)의 볼록한 곡면(110a)에 배치된 태양 전지 모듈(120a, 120b, 120c, 120d)들도 슬랫(110)에 부착되게 된다. 라미네이션이란 열과 압력을 인가해 봉지 필름(171)을 평면 또는 곡면에 부착하는 공정을 가리킨다. 1차 라미네이션 공정 동안 두 개의 제2 부분(171b)은 릴리즈 필름으로 보호되며, 1차 라미네이션을 통해 제1 부분(171a)이 슬랫(110)의 볼록한 곡면(110a)과 태양 전지 모듈(120a, 120b, 120c, 120d)에 부착되게 된다.
1차 라미네이션 공정이 완료된 후에는 릴리즈 필름을 제거하고, 제1 부분(171a)과 제2 부분(171b)의 경계를 기준으로 봉지 필름(171)을 두 곳에서 접어 볼록한 곡면(110a)의 배면(110b)에 밀착시킨 후 2차 라미네이션 공정을 통해 봉지 필름(171)을 상기 배면(110b)에 부착시킨다.
배면 봉지 필름(172)은 두 개의 제2 부분(171b)과 배면(110b)을 덮도록 형성된다. 배면 봉지 필름(172)도 라미네이션 공정을 통해 슬랫(110)의 배면(110b)에 부착될 수 있다.
이하에서는 태양 전지 모듈(120a, 120b, 120c, 120d)의 세부 구조에 대하여 설명한다.
도 5는 슬랫(110)에 설치되는 태양 전지 모듈(120a, 120b)의 개념도다.
각각의 태양 전지 모듈(120a, 120b)은 태양 전지(SC)들을 구비하는 서브 모듈(120a1)들의 집합에 의해 형성된다. 태양 전지(SC)들의 집합에 의해 하나의 서브 모듈(120a1)이 형성되고, 서브 모듈(120a1)들의 집합에 의해 하나의 태양 전지 모듈(120a)이 형성된다. 그리고 각각의 태양 전지 모듈(120a, 120b)들이 슬랫(110)의 볼록한 곡면(111a, 112a)에 부착된다.
각각의 태양 전지 모듈(120a, 120b)들은 서로 직렬 또는 병렬 연결될 수 있다.
하나의 태양 전지 모듈(120a, 120b) 내에서 서브 모듈(120a1)들은 서로 직렬 연결된다. 태양 전지 모듈(120a, 120b)은 서브 모듈(120a1)들을 서로 직렬 연결하는 리본들(181, 182)을 포함한다. 리본들(181, 182)은 서브 모듈(120a1)들의 양측에 형성된다. 리본들(181, 182)이 인접한 서브 모듈(120a1)들에 연결됨에 따라 서브 모듈(120a1)들끼리 직렬 연결될 수 있다.
하나의 서브 모듈(120a1) 내에서 각각의 태양 전지(SC)들은 서로 직렬 연결된다. 서브 모듈(120a1)은 태양 전지(SC)들을 서로 직렬 연결하는 인터커넥터(IC)를 포함한다. 인터커넥터(IC)는 두 태양 전지(SC) 사이에 적어도 하나 이상 구비될 수 있다. 인터커넥터(IC)의 구조는 도 6a와 도 6b를 참조하여 설명한다.
도 6a는 인터커넥터(IC)의 일 면을 보인 개념도다. 도 6b는 인터커넥터(IC)의 타 면을 보인 개념도다.
인터커넥터(IC)는 베이스(IC1), 전도층(IC3), 절연층(IC2)을 포함한다.
베이스(IC1)는 구리(Cu)로 이루어질 수 있으며, 10 내지 200㎛의 두께를 가질 수 있다. 베이스(IC1)의 두께가 10㎛보다 얇으면 기계적 내구성을 유지하기 어렵고, 200㎛를 초과하면 서브 모듈이 유연성을 갖기 어려워진다.
전도층(IC3)은 베이스(IC1)의 일면에 형성된다. 전도층(IC3)은 베이스(IC1)에 주석-납 합금(SnPb)으로 코팅되어 형성될 수 있다. 전도층(IC3)은 1 내지 100㎛의 두께를 가질 수 있다. 전기적 연결의 신뢰성을 갖기 위해서는 전도층(IC3)의 두께가 1㎛ 이상이어야 하고, 서브 모듈이 유연성을 위해서는 전도층(IC3)의 두께가 200㎛ 이하여야 한다.
절연층(IC2)은 합선(short)을 방지하도록 비전도성 소재로 이루어진다. 태양 전지는 유연 기판, 하부 전극, 박막 Ⅲ-Ⅴ족 화합물 반도체, 및 상부 전극으로 이루어지는 적층 구조를 갖는데, 하나의 태양 전지 내에서 하부 전극과 상부 전극이 전도층(IC3)에 의해 서로 전기적으로 연결되면 합선이 발생하게 된다.
그러나 절연층(IC2)이 전도층(IC3)의 가운데에 배치되면 하부 전극과 상부 전극의 전기적 연결을 방지할 수 있고, 합선의 발생을 방지할 수 있다.
인터커넥터(IC)는 ECA(Electric Conductive Adhesive) 또는 전도성 페이스트에 의해 두 태양 전지 사이에 접착될 수 있다. 인터커넥터(IC)와 슬랫은 어두운 색을 갖는 태양 전지와 디자인적 어울림은 갖도록 어두운 색으로 코팅될 수 있다.
이하에서는 윈도우 블라인드에 생기는 음영과 태양 전지 모듈의 최적 위치 및 크기에 대하여 설명한다.
도 7은 슬랫(111, 112, 113)에 태양빛이 도달하는 영역과 음영(S)이 생기는 영역을 설명하기 위한 개념도다.
구동 모터(143, 도 2)의 작동이나 수동으로 로프(131, 도 1 참조)를 당기는 움직임에 의해 로프가 움직이면, 로프에 연결된 슬랫(111, 112, 113)들은 하강하면서 서로 이격된다. 이어서 슬랫(111, 112, 113)은 기울어지도록 회전되어 건물 내부로 들어오는 태양 빛을 가리게 된다. 이 상태에서 슬랫(111, 112, 113)의 볼록한 곡면(111a, 112a, 113a)은 태양을 향하도록 배치된다.
각 슬랫(111, 112, 113)이 일정한 간격으로 존재하는 상태에서 태양빛이 윈도우 블라인드에 비춰지면, 바로 위 슬랫(111, 112, 113)에 의해 배면(111b, 112b, 113b) 뒤로 음영(S)(그늘, 그림자)이 생기게 된다. 윈도우 블라인드가 건물의 외부에 설치되어 있다면, 음영(S)은 슬랫(111, 112, 113)의 볼록한 곡면(111a, 112a, 113a)에서 주로 건물에 가까운 영역에 생성된다. 음영(S)의 크기는 태양의 고도에 따라 달라지며, 음영(S)의 크기는 계절이나 시간에 영향을 받으므로, 음영(S)의 크기는 계절이나 시간에 따라 달라진다.
태양 전지 모듈의 발전량을 최대화 하는 방안으로 볼록한 곡면(111a, 112a, 113a) 전체를 태양 전지 모듈로 덮는 것을 고려할 수 있다. 그러나 볼록한 곡면(111a, 112a, 113a) 전체를 태양 전지 모듈로 덮어버리면, 음영(S)이 생기는 영역에는 태양빛이 도달하지 못하게 된다. 따라서 음영(S)이 생기는 영역에 배치되는 태양 전지는 발전을 하지 못하고, 불필요하게 윈도우 블라인드의 가격 상승만 초래하게 된다. 따라서 윈도우 블라인드의 경제성과 발전 효율성을 위해서는 슬랫(111, 112, 113)의 영역별, 월별로 음영(S)을 분석한 후 최적의 위치에 최적의 면적으로 태양 전지를 부착하는 것이 필요하다.
도 7을 참조하면, 슬랫(111, 112, 113)은 볼록한 곡면(111a, 112a, 113a)을 가지므로, 슬랫(111, 112, 113)을 옆에서 바라보면 호(원호) 모양이다. 이 호를 10개의 영역(S1 내지 S10)으로 균등 분할하고, 건물로부터 가장 먼 위치의 영역을 S1이라고 하고, 건물에 가장 가까운 위치의 영역을 S10이라고 하면, 볼록한 곡면(111a, 112a, 113a)의 영역별로 태양 전지의 발전 효율을 분석할 수 있다.
표 1은 볼록한 곡면(111a, 112a, 113a)의 영역별, 월별 태양 전지의 발전 효율을 분석한 결과다. 표 1에서 가장 왼쪽의 세로축 숫자 1부터 12까지는 태양 전지의 발전 효율 실험을 진행한 월을 의미한다. 그리고 표 1에서 가장 윗쪽의 가로축 S1부터 S10까지는 슬랫(111, 112, 113)의 균등 분할된 볼록한 곡면(111a, 112a, 113a)의 영역을 의미한다. S1은 건물로부터 가장 먼 위치의 영역, S10은 건물에 가장 가까운 위치의 영역이다. 각 숫자들은 태양 전지의 발전 효율을 의미하며, 최소값은 0%, 최대값은 100%다.
Figure 112017003560657-pat00001
S1 영역은 매월 태양빛에 가장 많이 노출되는 영역이므로, S1 영역에 배치되는 태양 전지는 가장 높은 발전 효율을 보인다. 이에 반해 S10영역은 매월 항상 음영(S)이 생기는 영역이므로, S10 영역에 배치되는 태양 전지는 가장 낮은 발전 효율을 보인다.
실험을 진행한 월에 따라 다르기는 하나, S1 영역에 배치되는 태양 전지가 가장 높은 발전 효율을 보이고, S10 영역에 가까워질수록 점차 태양 전지의 발전 효율이 낮아지는 경향을 보인다. 이 데이터로부터 태양 전지 모듈이 슬랫(111, 112, 113)의 볼록한 곡면(111a, 112a, 113a)에서 차지하는 면적률과 발전량의 관계를 얻을 수 있다.
도 8은 태양 전지 모듈의 면적률과 발전량의 관계를 보인 그래프다.
그래프의 가로축은 슬랫의 볼록한 곡면 대비 태양 전지 모듈의 면적률(%)을 가리킨다. 그래프의 세로축은 연간 발전량(Wh)을 가리킨다.
태양 전지 모듈의 면적률이란 슬랫의 볼록한 곡면을 태양 전지 모듈(120a, 120b)이 얼마나 덮고 있는가를 의미한다. 태양 전지 모듈의 면적률이 커질수록 슬랫의 볼록한 곡면에서 태양 전지 모듈이 차지하는 면적이 커진다.
태양 전지 모듈의 면적률은 슬랫의 세로 방향 곡면 길이와 태양 전지 모듈의 세로 방향 곡면 길이로부터 도출될 수 있다. 슬랫의 가로 방향이란 슬랫의 양측에 형성되는 두 배선홀을 향해 연장되는 방향 또는 세로 방향보다 긴 방향 또는 건물의 외벽과 평행한 방향이다. 슬랫의 세로 방향이란 볼록한 곡면이 형성되는 방향 또는 슬랫의 호가 형성되는 방향 또는 가로 방향에 직교하는 방향 또는 가로 방향보다 짧은 방향이다.
예를 들어 슬랫의 볼록한 곡면이 표 1에서와 같이 S1 영역부터 S10 영역으로 균등 분할되었을 때, 태양 전지 모듈의 하단이 S1 영역과 S2 영역의 경계에 위치하고, 태양 전지 모듈의 상단이 S6 영역과 S7 영역의 경계에 위치한다면, 태양 전지 모듈은 S2 내지 S6 영역을 덮는다. 이때 태양 전지 모듈의 세로 방향 곡면 길이는 S1 영역과 S2 영역의 경계로부터 S6 영역과 S7 영역의 경계까지이므로, 슬랫의 세로 방향 곡면 길이의 1/2에 해당한다. 그리고 태양 전지 모듈의 면적률은 슬랫의 볼록한 곡면 대비 50%다.
태양 전지 모듈(120a, 120b)에 의한 발전량을 최대화 하기 위해서는 슬랫의 가로 방향을 따라 태양 전지 모듈이 가득 채워져 있어야 한다. 슬랫의 가로 방향을 따라 태양 전지 모듈이 가득 채워져 있을 때, 태양 전지 모듈의 세로 방향 곡면 길이와 태양 전지 모듈의 면적률은 실질적으로 같은 의미를 갖는다.
도 8을 참조하면, 태양 전지 모듈의 면적률이 증가할수록 연간 발전량이 증가하는 경향을 보인다. 태양 전지 모듈의 면적률이 70% 이하인 구간에서는, 연간 발전량이 태양 전지 모듈의 면적률에 거의 비례하면서 전체 발전 가능량의 90% 이상에 도달한다.
그러나 태양 전지 모듈의 면적률이 70%를 초과하게 되면, 슬랫에 형성되는 음영(S)으로 인해 연간 발전량 증가가 미미하다. 이로부터 70% 초과 구간에서는 태양 전지 모듈의 면적률 증가에 의한 효과가 포화(saturation)되는 것을 알 수 있다.
따라서 도 8의 그래프로부터 슬랫의 볼록한 곡면 대비 최적의 태양 전지 면적률은 70%이하인 것을 알 수 있다. 그리고 태양 전지 모듈의 발전량 확보를 위해서는 태양 전지 모듈의 면적률이 최소 50% 이상이어야 하며, 도 8의 그래프를 참조할 때 63% 이상인 것이 더욱 바람직하다. 63% 이하에서는 연간 발전량이 태양 전지 면적률의 증가에 따라 여전히 증가하기 때문이다.
이것은 곧 태양 전지 모듈의 세로 방향 곡면 길이가 슬랫의 세로 방향 곡면 길이의 절반 이상 70% 이하여야 한다는 것을 의미하며, 더욱 바람직하게는 63 내지 70%여야 한다는 것을 의미한다.
이러한 태양 전지 모듈의 배치를 도 9a를 참조하여 설명한다.
도 9a는 슬랫(110)의 일 면을 보인 평면도다.
도 9a에 도시된 슬랫(110)의 일면이란 슬랫(110)의 볼록한 곡면(110a)을 의미한다. 슬랫(110)의 볼록한 곡면(110a)에는 다수의 태양 전지 모듈(120a)이 부착되며, 각 태양 전지 모듈(120a)은 서브 모듈들(120a1, 120a2, 120a3)의 집합에 의해 형성된다.
도 9a에서 슬랫(110)의 가로 방향은 W 기호로 표시되고, 슬랫(110)의 세로 방향은 D 기로 표시되었다. 그리고 슬랫(110)의 세로 방향 곡면 길이는 a 기호로 표시되고, 태양 전지 모듈(120a)의 세로 방향 곡면 길이는 b 기호로 표시되었으며, 슬랫(110)의 가로 방향 중심선은 c 기호로 표시되었다.
슬랫(110)의 볼록한 곡면(110a)은 가로 방향 중심선(c)을 기준으로 일측과 타측으로 구분될 수 있다. 도 9a에서 가로 방향 중심선(c)의 일측이란 가로 방향 중심선(c)의 아래쪽 영역을 의미하고, 타측이란 가로 방향 중심선(c)의 위쪽 영역을 의미한다. 마찬가지로 가로 방향 중심선(c)의 일측이란 도 7에서 S1 내지 S5 영역을 가리키고, 가로 방향 중심선(c)의 타측이란 도 7에서 S6 내지 S10 영역을 가리킨다.
볼록한 곡면(110a)을 제1곡면과 제2곡면으로 구분할 때, 가로 방향 중심선(c)의 일측은 제1곡면(S1 내지 S5)에 해당하며, 타측은 제2곡면에 해당한다. 경사진 방향으로 태양빛이 비출 때 제2곡면(S6 내지 S10)에는 바로 위 슬랫(미도시)에 의해 음영(S)이 생긴다. 이에 반해 제1곡면은 태양의 고도에 따라 음영(S)이 생길 수도 있고 생기지 않을 수도 있다. 표 1을 참조하면, S1 영역에서 태양 전지의 발전 효율은 계절에 관계 없이 0보다 큰 값을 가지므로, 제1곡면에는 음영(S)이 생기지 않는 영역이 반드시 존재한다. 이에 반해 S10 영역에서 태양 전지의 발전 효율은 계절에 관계 없이 0이므로, 제2곡면에는 음영(S)이 생기는 영역이 반드시 존재한다.
도 9a를 참조하면, 태양 전지 모듈(120a)은 슬랫(110)의 가로 방향 중심선(c)을 기준으로 일측에 편심되게 배치된다. 여기서 편심되게 배치된다는 것은 태양 전지 모듈(120a)의 세로 방향 중심이 슬랫(110)의 가로 방향 중심선(c) 위에 있지 않고, 제1곡면에 있다는 것을 의미한다. 도 9a에서 태양 전지 모듈(120a)이 볼록한 곡면(110a)의 아래쪽에 배치되는 것을 알 수 있다. 이에 따라 태양 전지 모듈(120a)은 제2곡면을 덮는 면적보다 제1곡면을 덮는 면적이 더 크도록 배치된다.
태양 전지 모듈(120a)이 제1곡면쪽으로 편심되게 배치되는 것은, 제2곡면에 음영(S)이 생기기 때문이다. 태양 전지 모듈(120a)의 발전 효율을 최대화 하기 위해서는 태양 전지 모듈(120a)이 최대 일조량을 갖는 위치에 배치되어야 하며, 제2곡면보다는 제1곡면의 일조량이 더 크다.
태양 전지 모듈(120a)의 하단은 슬랫(110)의 하단과 만나도록 배치되는 것이 가장 바람직하다. 도 7을 참조할 때, S1 영역에서 태양 전지의 발전 효율이 가장 높기 때문이다. 태양 전지 모듈(120a)의 하단과 슬랫(110)의 하단이란 도 9a에서 가장 아래쪽 부분들을 의미한다.
다만, 태양 전지 모듈(120a)의 하단이 반드시 슬랫(110)의 하단과 만나야 하는 것은 아니어서 태양 전지 모듈(120a)의 하단은 슬랫(110)의 하단으로부터 기설정된 거리만큼 이격될 수 있다. 이때 기설정된 거리는 슬랫(110)의 세로 방향 곡면 길이(a)의 10분의 1이하인 것이 바람직하다. 표 1에서 알 수 있는 바와 같이 S1 영역의 발전 효율이 가장 높은 값을 갖기 때문이다.
앞서 태양 전지 모듈(120a)의 세로 방향 곡면 길이(b)가 슬랫(110)의 세로 방향 곡면 길이(a)의 50 내지 70% 이어야 하고, 나아가 63 내지 70%인 것이 바람직한 것으로 설명되었다. 태양 전지 모듈(120a)의 세로 방향 곡면 길이(b)가 슬랫(110)의 세로 방향 곡면 길이(a)의 50%라고 한다면, 태양 전지 모듈(120a)의 하단이 슬랫(110)의 하단과 만날 때, 태양 전지 모듈(120a)의 상단은 슬랫(110)의 가로 방향 중심선(c)과 만나게 된다.
그리고 태양 전지 모듈(120a)의 세로 방향 곡면 길이(b)가 슬랫(110)의 세로 방향 곡면 길이(a)의 50%를 초과하거나, 태양 전지 모듈(120a)의 하단이 슬랫(110)의 하단으로부터 이격되면, 태양 전지 모듈(120a)의 상단은 슬랫(110)의 가로 방향 중심선(c)을 기준으로 타측에 해당하는 제2곡면에 배치되게 된다.
한편 태양 전지 모듈(120a)이 본 발명에서 정의하는 최대 크기를 갖는다면, 태양 전지 모듈(120a)의 세로 방향 곡면 길이(b)는 슬랫(110)의 세로 방향 곡면 길이(a)의 70%에 해당한다. 이때 태양 전지 모듈(120a)의 하단이 슬랫(110)의 하단과 만나도록 배치되면, 태양 전지 모듈(120a)은 슬랫(110)의 S1 영역부터 S7 영역을 덮도록 배치된다. 따라서 태양 전지 모듈(120a)의 전체 면적은 S1 내지 S7 영역을 따라 7등분 될 수 있다.
7등분 된 태양 전지 모듈(120a)의 전체 면적 중 7분의 5는 제1곡면을 덮도록 배치되고, 7분의 2는 제2곡면을 덮도록 배치된다. 태양 전지 모듈(120a)의 크기가 최대 크기보다 작다면, 제1곡면을 덮는 면적은 그대로 유지되고 제2곡면을 덮는 면적만 줄어드는 것이 바람직하다. 따라서 제1곡면을 덮는 면적은 7분의 5보다 커질 것이고(7분의 5 이상), 제2곡면을 덮는 면적은 7분의 2보다 작아질 것이다(7분의 2 이하).
이와 같이 태양 전지 모듈(120a)의 세로 방향 곡면 길이(b)가 슬랫(110)의 세로 방향 곡면 길이(a)의 최대 70%에 해당하기 위해서는, 태양 전지가 슬랫(110)의 볼록한 곡면(110a)에 부착될 수 있도록 유연성을 가져야 한다. 본 발명의 태양 전지는 앞서 설명한 바와 같이 휘어짐 가능한 박막 Ⅲ-Ⅴ족 화합물 반도체를 포함하므로, 슬랫(110)의 볼록한 곡면(110a)에 부착될 수 있다.
특히 슬랫(110)의 볼록한 곡면(110a)이 일정하지 않은 곡률을 가지는 경우에는, 가로 방향 중심선(c)을 따라 변곡점이 형성될 수 있다. 이 경우에도 박막 Ⅲ-Ⅴ족 화합물 반도체를 포함하는 태양 전지가 유연성을 갖기 때문에, 태양 전지 모듈(120a)은 변곡점을 덮도록 배치될 수 있다.
마지막으로 태양 전지 모듈(120a)의 전기적 연결 구조에 대하여 설명한다.
발전을 위해 태양 전지 모듈(120a)이 슬랫(110)의 볼록한 곡면(110a)에 배치되는 것을 불가피하다. 그러나 태양 전지 모듈(120a)의 전기적 연결을 위한 리본(181, 182)이나 다접점 커넥터(191)는 전기적 연결의 신뢰성 유지와 미관을 위해 상기 볼록한 곡면(110a)의 배면(110b)에 배치되는 것이 바람직하다.
슬랫(110)에는 각 서브 모듈(120a1, 120a2, 120a3)의 일측과 타측에 각각 홀(110e, 110f, 110g)이 형성된다. 도 9a를 참조하면 각 서브 모듈(120a1, 120a2, 120a3)의 일측과 타측에 두 개씩의 홀(110e, 110f, 110g)이 형성되는 것으로 도시되어 있다. 이에 따라 인접한 투 서브 모듈(120a1, 120a2, 120a3) 사이에는 총 네 개의 홀(110e, 110f, 110g)이 형성된다.
태양 전지 모듈(120a)은 서브 모듈들(120a1, 120a2, 120a3)을 서로 직렬 연결하는 리본들(181, 182, 183)을 구비한다. 리본들(181, 182, 183)은 각각 슬랫(110)의 홀들(110e, 110f, 110g)을 통해 볼록한 곡면(110a)의 배면(110b)을 경유하여 서로 인접하게 배치되는 두 서브 모듈(120a1, 120a2, 120a3)에 연결된다. 이와 같이 리본들(181, 182, 183)이 슬랫(110)의 배면(110b)을 경유함에 따라 슬랫(110)의 볼록한 곡면(110a)으로 리본(181, 182, 183)이 노출되는 것을 최소화할 수 있다.
도 9b은 슬랫(110)의 타 면을 보인 저면도다.
홀(110e, 110f, 110g)을 통해 배면(110b)을 경유하는 리본들(181, 182, 183)은 배면(110b)을 통해 노출된다. 윈도우 블라인드는 배면(110b)을 통해 노출되는 리본들(181, 182, 183)과 홀들을 덮도록 배치되는 절연 테이프(190)를 포함한다. 절연 테이프(190)는 슬랫(110)의 배면(110b)에 부착된다.
절연 테이프(190)는 슬랫(110)의 배면(110b)에서 외부 환경에 의해 리본들(181, 182, 183)이 손상되는 것을 방지할 수 있다. 또한 절연 테이프(190)는 전기적 절연성을 가지므로, 리본(181, 182, 183)의 노출에 의한 합선을 방지한다.
슬랫(110)의 배면(110b)에는 다접점 커넥터(191)가 배치된다. 다접점 커넥터(191)는 여러 리본들과 전기적으로 연결될 수 있다. 서브 모듈들(120a1, 120a2, 120a3) 중 최외곽 서브 모듈(120a1)에 연결되는 리본(181)은 슬랫(110)의 홀(110e)을 통해 슬랫(110)의 배면(110b)으로 연장되어 상기 다접점 커넥터(191)에 연결된다.
윈도우 블라인드는 다접점 커넥터(191)와 연결되는 케이블(151)을 포함하며, 이 케이블(151)은 슬랫(110)에 형성되는 배선홀(111c)을 통과해 바로 위 슬랫(미도시)의 다접점 커넥터(미도시)와 바로 아래 슬랫(미도시)의 다접점 커넥터(미도시)에 전기적으로 연결된다. 케이블(151)에 의해 태양 전지 모듈 군이 다른 슬랫의 태양 전지 모듈 군과 서로 병렬 연결될 수 있음을 앞서 설명한 바 있다.
이상에서 설명된 윈도우 블라인드 상기 설명된 실시예들의 구성과 방법에 한정되는 것이 아니라, 상기 실시예들은 다양한 변형이 이루어질 수 있도록 각 실시예들의 전부 또는 일부가 선택적으로 조합되어 구성될 수도 있다.

Claims (16)

  1. 볼록한 곡면을 구비하는 슬랫; 및
    태양 전지들을 구비하고, 상기 슬랫의 볼록한 곡면에 부착되는 태양 전지 모듈을 포함하고,
    상기 태양 전지들이 상기 볼록한 곡면에 부착 가능하도록, 상기 태양 전지들의 캐리어 생성부는 휘어짐 가능한 박막 Ⅲ-Ⅴ족 화합물 반도체로 이루어지며,
    상기 태양 전지 모듈의 세로 방향 곡면 길이는 상기 슬랫의 세로 방향 곡면 길이의 절반 이상이고,
    상기 태양 전지 모듈은 상기 슬랫의 가로 방향 중심선을 기준으로 일측으로 편심되게 배치되고,
    상기 태양 전지 모듈은 상기 태양 전지들을 구비하는 서브 모듈들의 집합에 의해 형성되고,
    상기 슬랫에는 각 서브 모듈들의 일측과 타측에 각각 홀이 형성되며,
    상기 태양 전지 모듈은 상기 서브 모듈들을 서로 직렬 연결하는 리본들을 구비하고,
    상기 리본들은 각각 상기 홀들을 통해 상기 볼록한 곡면의 배면을 경유하여 서로 인접하게 배치되는 두 서브 모듈에 연결되는 것을 특징으로 하는 윈도우 블라인드.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 태양 전지 모듈의 세로 방향 곡면 길이는 상기 슬랫의 세로 방향 곡면 길이의 70% 이하인 것을 특징으로 하는 윈도우 블라인드.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 태양 전지 모듈의 세로 방향 곡면 길이는 상기 슬랫의 세로 방향 곡면 길이의 63 내지 70%인 것을 특징으로 하는 윈도우 블라인드.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 태양 전지 모듈의 하단은 상기 슬랫의 하단과 만나거나 상기 슬랫의 하단으로부터 기설정된 거리만큼 이격되고,
    상기 태양 전지 모듈의 상단은 상기 슬랫의 가로 방향 중심선과 만나거나 상기 가로 방향 중심선을 기준으로 타측에 배치되는 것을 특징으로 하는 윈도우 블라인드.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 기설정된 거리는 상기 슬랫의 세로 방향 곡면 길이의 10분의 1 이하인 것을 특징으로 하는 윈도우 블라인드.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 볼록한 곡면은,
    상기 가로 방향 중심선을 기준으로 일측 영역에 해당하는 제1곡면;
    상기 중심선을 기준으로 타측 영역에 해당하며, 경사진 방향으로 빛이 비출 때 바로 위 슬랫에 의해 그림자가 생기는 제2곡면을 포함하고,
    상기 태양 전지 모듈은 상기 제2곡면을 덮는 면적보다 상기 제1곡면을 덮는 면적이 더 크도록 배치되는 것을 특징으로 하는 윈도우 블라인드.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 태양 전지 모듈은 전체 면적의 2/7 이하만 상기 제2곡면을 덮도록 배치되고, 나머지 5/7 이상은 상기 제1곡면을 덮도록 배치되는 것을 특징으로 하는 윈도우 블라인드.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 슬랫에는 상기 가로 방향 중심선을 따라 변곡점이 형성되고,
    상기 태양 전지 모듈은 상기 변곡점을 덮도록 배치되는 것을 특징으로 하는 윈도우 블라인드.
  9. 삭제
  10. 제1항에 있어서,
    상기 윈도우 블라인드는 상기 배면을 통해 노출되는 상기 리본들과 상기 홀들을 덮도록 배치되는 절연 테이프들을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 윈도우 블라인드.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 서브 모듈은 상기 태양 전지들의 집합에 의해 형성되고,
    상기 서브 모듈은 상기 태양 전지들을 서로 직렬 연결하는 인터커넥터를 구비하며,
    상기 인터커넥터는,
    베이스;
    상기 베이스의 일면에 형성되고, 인접한 두 태양 전지를 서로 전기적으로 연결하도록 인접한 두 태양 전지에 각각 접촉되는 전도층; 및
    상기 태양 전지에서 합선을 방지하도록 상기 전도층의 가운데에 형성되는 절연층을 포함하는 것을 특징으로 하는 윈도우 블라인드.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 서브 모듈들 중 최외곽 서브 모듈에 연결되는 리본은 상기 홀을 통해 상기 배면으로 연장되어 상기 배면에 배치되는 다접점 커넥터와 연결되고,
    상기 윈도우 블라인드는 상기 다접점 커넥터와 연결되는 케이블을 더 포함하며,
    상기 케이블은 상기 슬랫에 형성되는 배선홀을 통과해 바로 위 슬랫의 다접점 커넥터와 바로 아래 슬랫의 다접점 커넥터에 연결되는 것을 특징으로 하는 윈도우 블라인드.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 윈도우 블라인드는 상기 케이블의 접힘 또는 꼬임을 방지하도록 상기 케이블을 감싸는 지지대를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 윈도우 블라인드.
  14. 제1항에 있어서,
    상기 윈도우 블라인드는 상기 태양 전지 모듈을 보호하도록 상기 슬랫과 상기 태양 전지 모듈을 덮는 봉지 필름을 더 포함하고,
    상기 봉지 필름은,
    상기 슬랫의 볼록한 면과 상기 태양 전지 모듈을 전부 덮는 제1 부분;
    상기 제1 부분의 양측에 각각 형성되며, 상기 볼록한 면의 배면에 부착되는 두 개의 제2 부분을 포함하는 것을 특징으로 하는 윈도우 블라인드.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 윈도우 블라인드는 상기 두 개의 제2 부분과 상기 배면을 덮는 배면 봉지 필름을 추가로 구비하는 것을 특징으로 하는 윈도우 블라인드.
  16. 제1항에 있어서,
    상기 윈도우 블라인드는 태양광에 직접 노출되도록 건물의 외부에 설치되는 것을 특징으로 하는 윈도우 블라인드.
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