KR100520493B1 - Device for solar cell with high efficiency - Google Patents
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Abstract
본 발명은 태양전지 장치에 관한 것으로, 입사된 태양에너지의 손실을 최소화하여 에너지 변환효율이 극대화되도록 한 고효율의 태양전지 장치에 관한 것이다. 본 발명의 태양전지 장치는 내부에 입사된 태양광의 반사 및 재조사가 가능하도록 다수의 반사경이 설치되고, 상기 태양광을 전기에너지로 변환하도록 태양전지가 장착되는 구조를 갖는다. 본 발명의 태양전지 장치는 장소와 공간의 구애를 적게 받으므로 설치 및 사용이 용이하고, 손실되는 태양에너지의 양을 최소화하여 효율을 극대화할 수 있는 이점이 있다. 또한, 내부에 방열공이 형성된 모듈을 설치하여 과열된 태양전지 모듈을 연속적으로 냉각해줌으로써 내부 과열로 인한 오동작 및 화재 등을 방지할 수 있는 효과가 있다.The present invention relates to a solar cell apparatus, and to a high efficiency solar cell apparatus which maximizes energy conversion efficiency by minimizing loss of incident solar energy. The solar cell apparatus of the present invention has a structure in which a plurality of reflectors are installed to enable reflection and re-irradiation of sunlight incident therein, and a solar cell is mounted to convert the sunlight into electrical energy. Since the solar cell apparatus of the present invention is less subject to space and space, it is easy to install and use, and has an advantage of maximizing efficiency by minimizing the amount of lost solar energy. In addition, there is an effect that can prevent the malfunction and fire due to the internal overheating by continuously cooling the overheated solar cell module by installing a module having a heat radiation hole formed therein.
Description
본 발명은 내부에 입체반사경을 설치하여 조사된 태양광 중 일부는 반사되어 태양전지에 1차 흡수되도록 하고, 미흡수된 나머지 태양광은 방열판과 뚜껑 상하부에 설치된 평면반사경 및 입체반사경에 재반사되어 재조사됨으로써 태양전지에 재차 흡수되도록 하여 빛에너지의 전기에너지 대비 변환효율이 극대화되도록 한 고효율의 태양전지 장치에 관한 것이다.The present invention by installing a three-dimensional reflector inside the portion of the irradiated sunlight is reflected and the primary absorption in the solar cell, the remaining non-absorbed sunlight is reflected back to the plane reflector and the three-dimensional reflector installed on the upper and lower heat sink and lid The present invention relates to a high-efficiency solar cell device that is maximized by conversion of light energy to electrical energy by re-irradiation.
태양전지는 태양광이 가지고 있는 광에너지를 흡수하여 전기에너지로 변환하는 장치로서, 특히 평면 형태로 넓은 면적에 설치하는 경우 이에 따른 인력과 비용의 발생이 커지게 되고, 장소와 공간에 따른 제약도 받게 된다.Solar cell is a device that absorbs the light energy of solar light and converts it into electrical energy. Especially when it is installed in a large area in a flat shape, manpower and cost increase accordingly, and it is restricted by places and spaces. Will receive.
또한, 이와 같이 태양전지를 평면 형태로 넓게 설치하는 경우, 그 지역 및 일조시간에 따라 약간의 차이는 있으나 대략 1㎡당 1~3㎾의 태양에너지가 지표면에 도달하게 되며, 이 중 약 8~34%만이 흡수되고 나머지 92~66%는 태양에너지의 입사과정에서 반사되어 대기 중으로 발산됨에 따라 태양에너지의 회수율이 너무 낮아 효율적이지 못한 단점이 있었다.In addition, when the solar cell is widely installed in a flat shape as described above, although there is a slight difference depending on the region and the sunshine time, about 1 ~ 3 태양 of solar energy reaches the ground surface, of which about 8 ~ Only 34% of the energy was absorbed and the remaining 92 ~ 66% of the energy was reflected and released into the atmosphere.
또한, 태양광 자체의 열로 인해 장시간 조사시 태양전지가 과열되고 이는 장치의 오동작 또는 화재의 발생으로 이어지는 등 안전성면에서 심각한 문제를 일으키는 원인이 되었다.In addition, the solar cell is overheated for a long time due to the heat of sunlight itself, which causes serious problems in terms of safety, such as malfunction of the device or generation of fire.
따라서, 본 발명은 이와 같은 종래의 태양전지 장치가 가지고 있는 낮은 태양 에너지 회수율 및 설치상의 제약 등을 개선하기 위해 이루어진 것으로서, 본 발명의 목적은 태양광을 원형 또는 다각형의 통 형태로 구성된 태양전지에 조사할 때, 미흡수되고 반사된 태양광을 내부에 재반사시켜 태양전지에 재조사함으로써 태양에너지의 손실이 거의 없도록 한 고효율의 태양전지 장치를 제공하는데 있다.Accordingly, the present invention has been made to improve the low solar energy recovery rate and installation constraints of the conventional solar cell device, an object of the present invention is to provide a solar cell in the form of a circular or polygonal cylindrical form When irradiating, it is to provide a highly efficient solar cell apparatus in which there is little loss of solar energy by re-reflecting the unabsorbed and reflected sunlight to the inside and re-irradiating the solar cell.
본 발명의 다른 목적은 장시간 조사시 과열로 인한 오동작 및 화재 등의 안전사고를 미연에 방지하도록 태양전지의 자체 냉각효과를 갖도록 한 고효율의 태양전지 장치를 제공하는데 있다.Another object of the present invention is to provide a high efficiency solar cell apparatus having the self-cooling effect of the solar cell in order to prevent a safety accident such as malfunction and fire due to overheating during a long time irradiation.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 고효율의 태양전지 장치는, 중앙부분에 태양광이 입사되도록 소정 너비의 광입구가 형성되고, 하측 둘레에 입사된 태양광이 반사 및 재조사되도록 평면반사경이 설치되며, 외부면은 과열 방지를 위해 방열판으로 이루어진 원형 또는 다각형 형태의 뚜껑; 및 내측 중앙부분에 입사된 태양광을 다각도로 반사하도록 비스듬한 각도의 입체반사경이 설치되고, 바닥면에 입사된 태양광을 반사시키는 평면반사경이 설치되고, 내측 둘레에는 광입구를 통해 입사된 태양광 및 평면반사경과 입체반사경에 의해 반사되어 재조사된 태양광을 입사하도록 태양전지가 설치되며, 외부면은 과열 방지를 위해 방열판으로 이루어진 원형 또는 다각형 형태의 본체를 포함 구성된 것을 특징으로 한다.In the high efficiency solar cell apparatus of the present invention for achieving the above object, a light inlet of a predetermined width is formed so that the sunlight is incident on the center portion, and the plane reflecting mirror is adapted to reflect and re-illuminate the incident sunlight around the lower side Is installed, the outer surface is formed of a heat sink to prevent the overheating of the circular or polygonal lid; And a three-dimensional reflector of an oblique angle is installed to reflect the sunlight incident on the inner central portion at various angles, and a planar reflector for reflecting the sunlight incident on the bottom surface is installed, and the sunlight incident through the light inlet is provided on the inner circumference. And a solar cell is installed so that the incident light is reflected by the plane reflector and the three-dimensional reflector, the outer surface is characterized in that the outer surface comprises a circular or polygonal body consisting of a heat sink to prevent overheating.
또한, 본 발명의 다른 실시예에 따른 고효율의 태양전지 장치는, 중앙부분에 태양광이 입사되도록 소정 너비의 광입구가 형성되고, 하측 둘레에 입사된 태양광이 반사 및 재조사되도록 평면반사경을 설치하며, 외부면은 과열 방지를 위해 방열판으로 이루어진 직사각형 형태의 뚜껑; 및 내측 상단에 입사된 태양광은 통과시키되 통과된 태양광은 반사되도록 투과장치가 설치되고, 상기 투과장치는 사이 사이에 소정 폭의 홈이 형성되고, 상기 홈에는 입사된 태양광을 흡수하도록 태양전지 모듈이 장착되며, 내측 하단에는 입사된 태양광이 반사되도록 길이 방향으로 평면반사경이 설치되고, 외부면은 과열 방지를 위해 방열판으로 이루어진 직사각형 형태의 본체를 포함 구성된 것을 특징으로 한다.In addition, in the high-efficiency solar cell apparatus according to another embodiment of the present invention, a light inlet having a predetermined width is formed so that sunlight is incident on the center portion, and a planar reflector is installed to reflect and re-illuminate the incident sunlight around the lower side. The outer surface is a rectangular lid made of a heat sink to prevent overheating; And a penetrating device is installed to allow the solar light incident on the inner upper end to pass through, and the penetrating device is reflected therebetween, and the penetrating device is provided with a groove having a predetermined width therebetween, and the sun is absorbed in the groove. The battery module is mounted, and a planar reflector in the longitudinal direction is installed at an inner lower end to reflect incident sunlight, and an outer surface thereof includes a rectangular main body made of a heat sink to prevent overheating.
상기 태양전지 모듈은 방열을 위해 본체의 전후 측면에는 수직 방향으로 다수 개의 방열공이 형성되고, 본체의 좌·우측면에는 입사된 태양광을 흡수하도록 태양전지가 부착되며, 상기 본체 및 태양전지의 외부면은 과열 방지를 위해 방열판으로 이루어진 것을 특징으로 한다.The solar cell module has a plurality of heat dissipation holes formed in the vertical direction on the front and rear sides of the main body for heat dissipation, and the solar cell is attached to the left and right sides of the main body to absorb incident sunlight, and the outside of the main body and the solar cell The surface is characterized in that consisting of a heat sink for preventing overheating.
이하, 본 발명의 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 1은 본 발명의 태양전지 장치를 나타낸 개략도, 도 2는 본 발명의 다른 실시예를 나타낸 도면, 도 3은 본 발명의 다른 실시예의 내부구조를 나타낸 도면, 도 4는 본 발명의 다른 실시예에 적용되는 태양전지 모듈의 분해사시도이다.1 is a schematic view showing a solar cell apparatus of the present invention, Figure 2 is a view showing another embodiment of the present invention, Figure 3 is a view showing the internal structure of another embodiment of the present invention, Figure 4 is another embodiment of the present invention An exploded perspective view of a solar cell module applied to a.
도 1에 도시한 바와 같이 본 발명의 태양전지 장치는, 원형 또는 다각형의 통 형태로 형성되는 본체(10)와, 그 상부에 결합되는 뚜껑(20)을 포함 구성된다.As shown in FIG. 1, the solar cell apparatus of the present invention includes a main body 10 formed in a circular or polygonal cylindrical shape and a lid 20 coupled to an upper portion thereof.
상기 뚜껑(20)은 그 중앙부분에 태양광이 입사되도록 소정의 너비를 갖는 광입구(21)가 형성되고 하측 둘레에는 평면반사경(23)이 설치되며 그 외부면은 열의 발생을 억제하도록 방열판(22)으로 이루어진 구조이다.The lid 20 has a light inlet 21 having a predetermined width so that sunlight is incident on the center portion thereof, and a planar reflector 23 is installed at a lower circumference thereof, and an outer surface thereof has a heat sink to suppress heat generation. 22).
상기 본체(10)는 내측 중앙부분에 입사된 빛이 다양한 각도로 반사되도록 원뿔 형태의 입체반사경(11)이 설치되고, 그 주위 바닥에는 평평한 형태의 평면반사경(12)이 설치되며, 그 내측 둘레에는 상기 광입구(21)를 통해 입사된 태양광 및 입체반사경(11)과 평면반사경(12)(23)에 반사되어 재입사된 태양광이 흡수되도록 태양전지(13)가 설치되고, 그 외부에는 상기 태양전지(13)를 통해 흡수된 빛에너지를 전기에너지로 전환하여 보관하도록 별도의 전원부(14)가 연결되며, 그 외부면은 열의 발생을 억제하도록 방열판(15)으로 이루어진 구조를 갖는다.The main body 10 has a conical three-dimensional reflector 11 is installed so that the light incident on the inner central portion is reflected at various angles, and a flat reflector 12 having a flat shape is installed at the bottom thereof, and the inner circumference thereof. The solar cell 13 is installed in the solar cell 13 so that the sunlight and the three-dimensional reflecting mirror 11 and the planar reflecting mirror 12, 23 reflected through the light inlet 21 is absorbed and re-injected, the outside There is a separate power source unit 14 is connected to convert the light energy absorbed through the solar cell 13 into electrical energy to be stored, the outer surface has a structure consisting of a heat sink 15 to suppress the generation of heat.
이때, 상기 방열판(15)(22)은 저렴하면서도 방열효율이 좋은 알루미늄 등의 재질로 제작하는 것이 바람직하고, 상기 입체반사경(11)은 그 크기 및 사용용도에 따라 도너스 형태 등의 입체감을 갖는 형상으로 변경하여도 무방하다.In this case, the heat sinks 15 and 22 are preferably made of a material such as aluminum, which is inexpensive and has good heat dissipation efficiency, and the three-dimensional reflector 11 has a shape having a three-dimensional effect such as a donor shape according to its size and use. You may change it to
따라서, 태양광이 상기 광입구(21)를 통해 본 장치의 내부로 입사되어 상기 평면반사경(12) 및 입체반사경(11)에 직접 도달하면, 상기 태양광은 입체반사경(11)의 비스듬한 각도에 따라 다양하게 반사되어 본 장치 내측 둘레에 형성된 태양전지(13)에 흡수되어지고, 이중 미흡수되어 뚜껑(20) 쪽으로 반사된 나머지 태양광은 뚜껑(20) 하측에 설치된 평면반사경(23)에 의해 재반사된 후 태양전지(13)에 재조사되어 재차 흡수되어진다.Therefore, when sunlight enters the inside of the apparatus through the light inlet 21 and directly reaches the planar reflector 12 and the stereo reflector 11, the sunlight is at an oblique angle of the stereo reflector 11. According to various reflections, the solar cell 13 is absorbed by the solar cell 13 formed around the inside of the apparatus, and the remaining solar light reflected by the lid 20 is unabsorbed by the planar reflector 23 installed under the lid 20. After being reflected again, the solar cell 13 is irradiated and absorbed again.
이때, 최초 조사된 태양광의 1차 흡수단계에서는 대체로 약 8~34% 정도의 빛이 태양전지(13)에 흡수되지만, 입체반사경(11)과 평면반사경(12)(23)에 의한 재반사와 재조사의 반복 작용에 의해 이러한 흡수율이 대폭 늘어나게 되고, 이에 손실되는 빛의 양 또한 최소화할 수 있게 된다.At this time, in the first absorption stage of the first irradiated sunlight, about 8 to 34% of light is generally absorbed by the solar cell 13, but the re-reflection by the stereo reflector 11 and the planar reflector 12, 23 and The repetitive action of the re-irradiation greatly increases this absorption, minimizing the amount of light lost.
이와 같이 구성된 태양전지 장치는 특허출원번호 2003-0050472의 광분산 장치에 적용하는 경우, 상기 광분산 장치와 본 발명의 태양전지 장치를 서로 완전 밀폐된 상태로 결합하여 사용하게 되면, 태양광의 효율적인 집광에 따라 매우 강한 태양에너지가 본 태양전지 장치 내부에 연속적으로 조사되어짐으로, 외부로 반사되어 손실되는 태양에너지의 양을 최소화함과 동시에 전기에너지로의 변환시 그 효율을 극대화할 수 있게 된다.When the solar cell device configured as described above is applied to the light scattering device of Patent Application No. 2003-0050472, when the light scattering device and the solar cell device of the present invention are combined and used in a completely sealed state, efficient solar light collecting is performed. According to this, very strong solar energy is continuously irradiated inside the solar cell device, thereby minimizing the amount of solar energy lost by reflection to the outside and maximizing its efficiency when converted into electrical energy.
한편, 본 발명의 태양전지 장치는 좁은 면적에서도 활용할 수 있도록 직사각형 형태로 제작하여도 된다.On the other hand, the solar cell device of the present invention may be manufactured in a rectangular shape so as to utilize even in a small area.
도 2 내지 도 4에 도시한 바와 같이, 본 발명의 태양전지 장치는 외부면이 열의 발생을 억제하도록 방열판(43)(53)으로 이루어진 뚜껑(40)과 본체(30)로 구성된 대체로 직사각형 형태의 6면체로 제작하되, 뚜껑(40)은 앞서 설명한 태양장치의 구조와 대체로 동일하도록 하부 둘레에 평면반사경(41)이 설치되는 구조이며, 단지 본체(30)의 내부 공간(33)에 방열작용을 하도록 다수 개의 태양전지 모듈(50)이 증설된다는 차이점이 있다.As shown in Figures 2 to 4, the solar cell device of the present invention has a generally rectangular shape composed of a lid 40 and the body 30 made of heat sinks 43 and 53 so that the outer surface of the solar cell device to suppress the generation of heat. It is made of hexahedron, the lid 40 is a structure in which a flat reflector 41 is installed around the lower portion so as to be substantially the same as the structure of the solar device described above, the heat radiation action only to the internal space 33 of the main body 30 There is a difference that a plurality of solar cell module 50 is added so as to.
이때, 본체(30) 내부에 조사되는 태양광은 본체(30) 내측 상단에 설치된 투과장치(34)를 통해 모듈(50)에 전달되는 구조로서, 상기 투과장치(34)는 빛의 전달효율이 높은 광섬유 등에 사용되는 재질로 이루어지고, 상단으로부터의 광선 투과율은 높지만 하측에서 조사되는 광선은 반사시키는 특징을 가지며, 그 중간부분마다 소정 폭의 홈(35)이 형성되도록 구성된 특수거울을 사용한다.At this time, the sunlight irradiated inside the main body 30 is a structure that is transmitted to the module 50 through the transmission device 34 installed on the inner top of the main body 30, the transmission device 34 has a light transmission efficiency It is made of a material used for a high optical fiber and the like, and has a high light transmittance from the upper end but has a characteristic of reflecting the light emitted from the lower side, and uses a special mirror configured to form a groove 35 of a predetermined width in each middle portion thereof.
또한, 본체(30) 하단에는 입사된 태양광의 반사가 가능하도록 길이 방향으로 반사경(32)이 설치된다. 이때, 본체(30) 내측면에는 필요에 따라 반사경 또는 태양전지의 추가 설치가 가능하다.In addition, a reflector 32 is provided at a lower end of the main body 30 in the longitudinal direction to enable reflection of incident sunlight. At this time, the inner surface of the main body 30 can be installed additionally reflector or solar cell as needed.
한편, 상기 모듈(50)은 도 4에 도시한 바와 같이 수평으로 소정 크기의 방열공(52)이 통공된 본체(51)를 구비하고, 상기 본체(51) 좌·우측면에는 태양전지(54)가 부착되며, 상기 본체(51) 및 태양전지(54)의 둘레에는 각각의 해당 대상을 둘러싸는 형태로 알루미늄 등의 재질로 된 방열판(53)이 부착되는 구조이다.Meanwhile, as shown in FIG. 4, the module 50 includes a main body 51 through which heat dissipation holes 52 of a predetermined size are horizontally formed, and solar cells 54 on left and right sides of the main body 51. Is attached, and a heat sink 53 made of a material such as aluminum is attached to the circumferences of the main body 51 and the solar cell 54 to surround each corresponding object.
즉, 상기 뚜껑(40)의 중앙부분의 광입구(42)를 통해 태양광이 입사되면 본체(30) 내부 상측에 장착된 투과장치(34)를 통과하여 모듈(50)에 도달하게 되고, 이에 모듈(50) 좌·우측면에 형성된 태양전지(54)에 흡수되어 전기에너지로 변환된다.That is, when sunlight is incident through the light inlet 42 of the central portion of the lid 40, the solar cell passes through the transmission device 34 mounted on the upper side of the main body 30 to reach the module 50. Absorbed by the solar cell 54 formed on the left and right sides of the module 50 is converted into electrical energy.
이때, 미흡수된 태양광은 하단에 장착된 반사경(32)에 의해 반사되고 상기 투과장치(34)에 의해 재반사된 후 본체(30) 내부에 재조사되어 최종적으로 모듈(50)의 태양전지(54)에 입사되는 것이다.At this time, the unabsorbed sunlight is reflected by the reflector 32 mounted on the bottom and reflected back by the transmission device 34 and then irradiated inside the main body 30 to finally provide a solar cell of the module 50 ( 54).
또한, 상기 모듈(50)은 다수 개의 방열공(52)이 형성되어 이를 통해 냉각수나 차가운 공기를 통과시켜 태양광에 의해 가열된 모듈(50)의 열을 냉각하여 안정성을 향상시킬 수 있다.In addition, the module 50 may be formed through a plurality of heat dissipation holes 52 through which cooling water or cold air passes to cool the heat of the module 50 heated by sunlight to improve stability.
이와 같이 구성된 태양전지 장치는 통상의 집광용 거울을 이용하거나, 특허출원번호 2003-0050472에 기재된 고효율의 광분산 장치를 이용하는 것으로, 후자의 경우 완전 밀폐형으로 사용할 수 있어 대기 중의 분진에 의한 태양전지 표면에 부착되는 먼지를 최소화하여 태양광의 손실을 최소화 할 수 있다.The solar cell device configured as described above uses a common condensing mirror or a highly efficient light dispersing device described in Patent Application No. 2003-0050472. Minimize the dust attached to the solar light can minimize the loss.
상술한 본 발명은 특정한 실시예를 들어 설명하였으나, 본 발명은 이에 한정하는 것은 아니며, 본 발명의 기술적 사상의 범주 내에서는 얼마든지 수정 및 변형실시가 용이함은 물론이다.Although the above-described present invention has been described with reference to specific embodiments, the present invention is not limited thereto, and modifications and variations can be easily carried out within the scope of the technical idea of the present invention.
상술한 바와 같이 본 발명의 고효율의 태양전지 장치에 의하면, 지상이나 옥상, 또는 지하실과 지표면 등에 매립하여 설치할 수 있어 장소와 공간의 구애를 거의 받지 않으며, 손실되는 태양에너지의 양을 최소화하여 효율을 극대화할 수 있는 이점이 있다.As described above, according to the high-efficiency solar cell device of the present invention, it can be installed in the ground, on the roof, or in the basement and the ground, so that it is almost free from space and space, and minimizes the amount of lost solar energy to improve efficiency. There is an advantage to maximize.
또한, 내부에 모듈을 설치하여 가열된 태양전지 모듈을 연속적으로 냉각하여 내부 과열에 따른 오동작 및 화재 등을 방지할 수 있다.In addition, by installing a module therein, the heated solar cell module can be continuously cooled to prevent malfunction and fire due to internal overheating.
도 1은 본 발명의 태양전지 장치를 나타낸 개략도.1 is a schematic view showing a solar cell device of the present invention.
도 2는 본 발명의 다른 실시예를 나타낸 도면.2 is a view showing another embodiment of the present invention.
도 3은 본 발명의 다른 실시예의 내부구조를 나타낸 도면.Figure 3 shows the internal structure of another embodiment of the present invention.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 적용되는 태양전지 모듈의 분해사시도.Figure 4 is an exploded perspective view of a solar cell module applied to another embodiment of the present invention.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *Explanation of symbols on main parts of drawing
10 ; 본체 11 ; 입체반사경10; Main body 11; Stereo reflector
12 ; 평면반사경 13 ; 태양전지12; Plane reflector 13; Solar cell
14 ; 전원부 15 ; 방열판14; Power supply section 15; Heatsink
20 ; 뚜껑 21 ; 광입구20; Lid 21; Light entrance
22 ; 방열판 23 ; 평면반사경22; Heat sink 23; Flat reflector
30 ; 본체 31 ; 방열판30; Main body 31; Heatsink
32 ; 반사경 34 ; 투과장치32; Reflector 34; Penetrating device
40 ; 뚜껑 41 ; 평면반사경40; Lid 41; Flat reflector
42 ; 광입구 43 ; 방열판42; Light inlet 43; Heatsink
50 ; 모듈 51 ; 본체50; Module 51; main body
52 ; 방열공 53 ; 방열판52; Heat sink 53; Heatsink
54 ; 태양전지54; Solar cell
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2003
- 2003-08-19 KR KR10-2003-0057339A patent/KR100520493B1/en not_active IP Right Cessation
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| KR20220130887A (en) | 2021-03-19 | 2022-09-27 | 조효근 | Solar cell power generation system equipped with thermoelectric elements |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| KR20050019522A (en) | 2005-03-03 |
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