KR100661046B1 - 태양광 이용 전기 및 온수 생성 시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은, 표면에 광이 조사되었을 때 기전력을 발생하며 조사된 광의 진폭을 증가시켜 출력하는 광 진폭 확대 수단과, 상기 광 진폭 확대 수단에 인접하여 설치되어 상기 진폭 확대 과정에서 발생하는 열을 이용하여 온수를 생성하는 온수생성수단을 포함하는 전기 및 온수 생성 시스템에 관한 것이다. 광 진폭 확대 수단에 의해 확대된 진폭을 갖는 광이 태양전지로 입사됨으로써 태양전지의 전기에너지 생성효율을 증가된다. 아울러, 진폭이 확대된 광은 광파 추출장치에 의해 예를 들면 가시광선과 같이 전기에너지 생성에 불필요한 파장 대역을 갖는 광을 제거한 후 태양전지로 입사됨으로써, 태양전지의 온도 상승을 감소시키는 효과를 갖는다. 광 진폭 확대 수단에 의해 생성되는 기전력과 태양전지로부터 생성된 전기에너지는 가산회로에 의해 합쳐져 하나의 보다 큰 전기에너지로 만들어진 후 축전지에 저장된다.

태양광, 발전, 온수, 전기, 파장, 추출, 냉각

Description

태양광 이용 전기 및 온수 생성 시스템{SYSTEM FOR GENERATING ELECTRICITY AND HOT WATER USING LIGHT BEAMS}

도1은 본 발명의 시스템의 전체적인 구성을 보여주는 블록 다이어그램.

도 2는 본 발명의 시스템을 모듈화한 형태의 예를 도시한 사시도.

도 3은 도 2에 도시된 광증배기에서 입사광이 지나는 경로를 보여주는 개략도.

도 4는 도 3에 도시한 광증배기의 반사체를 구성하는 물질층의 단면도.

도 5는 본 발명의 시스템에 사용 가능한 광파추출장치의 개략도.

도 6은 온수 모듈의 예를 도시한 단면도.

도 7은 암전류 차단 및 전환회로의 예를 도시한 블록 다이어그램.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

10: 광증배기

20: 온수 생성기

30: 광파추출장치

40: 태양전지

50: 가산회로

60: 충전지

본 발명은 태양광 이용 전기 및 온수 생성 시스템에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 자연계로부터 입사되는 광원의 진폭을 증가시켜 태양전지에 입사시킴으로써 보다 개선된 효율로 주 전기에너지를 태양전지에서 생성하고, 이 진폭 증대 과정에서 발생하는 열과 전기를 이용하여 온수 및 보조 전기에너지를 생성할 수 있는 태양광 이용 전기 및 온수 생성 시스템에 관한 것이다.

관련 업계에 잘 알려져 있는 바와 같이, 태양전지는 태양광을 반도체의 성질을 이용하여 전기에너지로 변환시키는 장치이다. 일반적인 태양전지는 대면적의 p-n 접합 다이오드로 이루어져 있다. 태양전지의 광전 에너지 변환은 p-n 접합의 비 대칭성, 즉 n형 지역은 큰 전자밀도와 작은 정공밀도를 가지고 p형 지역은 그와 정반대로 되어있는 것에 기인한다. 열적 평형상태에서 p형반도체와 n형반도체의 접합으로 이루어진 다이오드에서는 캐리어의 농도 구배에 의한 확산으로 전하의 불균형이 생기고 이 때문에 전기장이 형성되어 더 이상 캐리어 확산이 일어나지 않게 된다. 이 다이오드에 그 물질의 전도대와 가전자대 사이의 에너지 차이인 밴드 갭 에너지(band gap energy) 이상의 광을 조사하는 경우, 이 에너지를 받아서 전자들은 가전자대에서 전도대로 여기(excite)되어 자유롭게 이동할 수 있게 되며, 가전자대에는 전자들이 빠져나간 자리에 정공이 생성된다. 과잉 캐리어는 전도대 또는 가전자대 내에서 농도차에 의해서 확산하게 됨으로써, p형반도체에서 여기된 전자 가 n형쪽으로 이동할 수 있다. 이와 같은 전자의 이동에 의해 전압차가 생기고 이 때 p-n접합 다이오드의 양극단에 발생된 기전력을 외부 회로에 연결하면 태양전지로서 작용하게 된다.

알려진 바로는 태양광 1 kW/m² 에 대한 전력 변환효율은 평균 8%, 최고 15% 정도이다. 이러한 정도의 변환효율은 실제 요구되는 규모의 전기에너지를 생성하는데 상당히 많은 시간을 요구하는 정도의 크지 않은 변환효율이라 할 수 있다. 이러한 이유로 변환효율을 개선하기 위한 많은 연구가 있어 왔지만 큰 성과를 거두지 못하였다.

본 발명은 이러한 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 태양전지의 전기에너지 생성효율을 보다 증가시킬 수 있도록 구성된 태양광 이용 전기 및 온수 생성 시스템을 제공하는 것을 제1 목적으로 한다.

본 발명의 제2 목적은 동일한 환경 하에서 전기에너지 생성 효율이 보다 높은 전기 및 온수 생성 시스템을 제공하는 것이다.

본 발명의 제3 목적은 상술한 태양전지의 온도 상승을 최대한 억제할 수 있도록 구성된 전기 및 온수 생성 시스템을 제공하는 것이다.

상술한 본 발명의 목적 및 또 다른 목적은, 표면에 광이 조사되었을 때 기전력을 발생하며 조사된 광의 진폭을 증가시켜 출력하는 광 진폭 확대 수단과, 상기 광 진폭 확대 수단에 인접하여 설치되어 상기 진폭 확대 과정에서 발생하는 열 을 이용하여 온수를 생성하는 온수생성수단을 포함하는 전기 및 온수 생성 시스템을 제공하여 달성될 수 있다.

이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명한다.

도 1에는 본 발명의 태양광 이용 전기 및 온수 생성 시스템의 개략적인 구성이 블록 다이어그램으로 표시되어 있다.

본 발명의 시스템은 광증배기(10), 온수 생성기(20), 광파추출장치(30), 태양전지(40), 가산회로(50) 및 축전지(60)를 포함한다.

광증배기(10)는 다수의 반사체를 포함하여 외부로부터 광증배기(10)에 입사되는 태양광의 진폭을 증가시켜 태양전지(40)로 출력하는 기능을 한다. 이 과정에서 반사체를 형성하는 물질층에는 열 에너지 및 전기 에너지가 발생된다.

온수 생성기(20)는 본 발명의 시스템에서 생성되는 열을 이용하여 온수를 생성하면서 시스템에 수냉방식의 냉각기능을 제공하는 장치로서 다수의 온수 생성모듈(22, 24, 26;도 2 참조)로 구성된다. 온수 생성모듈(22, 24, 26)에는 광증배기(10)에서 생성되는 열을 열원으로 하는 온수 생성모듈(22, 24;도 2참조)과 광파 추출장치(30)에서 발생하는 열을 열원으로 하는 온수 생성모듈(26)이 있다.

광파추출장치(30)는 광증배기(10)에서 출력되어 태양전지(40)를 향해 출력되는 광 중에서 태양전지(40)에서의 전기에너지 생성과 직접적인 관련이 없는 파장 대역의 광을 제거하여 태양전지(40)의 온도 상승을 최대한 억제하는 기능을 한다.

태양전지(40)는 당업계에 잘 알려져 있는 바와 같이 태양에너지를 전기에너지로 변환하는 기능을 한다. 본 발명에서는 광증배기(10)를 통해 진폭이 커진 광이 태양전지(40)로 입사하도록 구성되어 있어서, 자연광이 태양전지(40)에 바로 입사되었을 때 보다 큰 전기 에너지가 태양전지(40)에 발생될 수 있다. 본 발명에 따르면, 태양전지(40)에는 광증배기(10)를 통해 진폭이 증가된 광 이 외에도 자연광이 광원으로서 조사될 수 있다. 따라서, 자연광만을 광원으로 사용하는 종래의 태양전지에 비해 전기에너지 생성효율이 높다.

태양전지(40)로부터 출력되는 주 전기에너지와 광증배기(10)에서 생성되는 보조 전기에너지는 가산회로(50)를 통해 서로 합쳐져 하나의 전기에너지로 출력된다.

가산회로(50)를 거쳐 나온 전기에너지는 축전지(60)에 축전된다.

도 2는 설명한 본 발명의 주요한 구성요소들을 집약 배치하여 모듈형태로 한 예를 도시하고 있다.

도시된 바와 같이, 광증배기(10)에 인접하여 온수 생성기(20)를 형성하는 온수 생성모듈(22, 24)이 배치되어 있다. 광증배기(10)로부터 출력되는 광이 광파 추출장치(30)를 통과하도록 광증배기(10)의 최종 반사체(12e) 정면에 광파 추출장치(30)가 위치된다. 광파 추출장치(30) 후방에는 태양전지(40)가 배치되어 광파 추출장치(30)를 통과한 광이 태양전지(40)로 입사되도록 구성되어 있다. 광파 추출장치(30)의 상하에는 온수 생성모듈(26)이 배치되어 있다.

이와 같이 본 발명의 시스템을 일정한 공간에 집약한 형상의 모듈로 구성 하면, 전기 및 온수를 필요로 하는 가정 혹은 공장 등에 간편하게 모듈만을 시공하여 전기 및 온수 시스템을 형성하는 것이 가능하다. 이와 같은 모듈의 경우에는 전체 시스템의 냉각효율을 보다 향상시키기 위해 배기 팬(62) 등이 설치되는 것이 바람직하다.

도 3을 참조하여 광증배기(10)를 보다 상세하게 설명한다. 광증배기(10)는 입사되는 광의 진폭을 크게 하는 기능과, 전기 및 열을 발생하는 기능을 동시에 수행한다. 광증배기(10)의 진폭 확대 혹은 확장 기능은 최종적으로 광증배기(10)로부터 출력된 광이 태양전지(40)에 입사하였을 때 자연광만이 태양전지(40)에 입사하는 경우보다 많은 전기에너지가 생성될 수 있도록 하기 위한 것이다. 광증배기(10)의 이와 같은 기능은 복수의 반사체에 의해 달성된다.

본 발명의 바람직한 실시예에서, 광증배기(10)는 다섯 개의 반사체(12a 내지 12e)를 구비하고 있다. 본 발명에서 광증배기(10)의 수는 예시적인 것일 뿐 이것으로 한정되는 것은 아니다. 투명한 덮개 렌즈(14)에 의해 집중되어 입사되는 광은 화살표와 같이 제1 반사체 내지 제5 반사체(12a 내지 12e)를 차례로 거쳐 광증배기(10) 외부로 출력된다. 덮개 렌즈(14)는 이동하는 태양의 위치에 관계없이 지속적으로 광이 입사될 수 있게 하기 위한 것으로, 대략 지표면과의 각이 45도 이상인 위치에 있는 광을 모두 광증배기(10) 내부로 유입할 수 있도록 구성되는 것이 바람직하다.

반사체 각각은 입사한 광이 후위 반사체로 반사될 수 있도록 비스듬하게 후위 반사체를 향해 개방된 오목한 형상을 취하고 있고, 반사된 반사광이 후위 반 사체와의 사이의 일 지점에서 초점을 맺을 수 있도록 하기 위한 곡률 반경을 갖는다.

각 반사체(12a 내지 12e)는 복수의 물질이 적층되어 형성된다. 덮개 렌즈(14)를 통해 입사된 자연광은 제1 반사체(12a)로부터 반사되어 제2 반사체(12b) 사이에서 초점을 형성하고, 이 때, 보강 간섭에 의해 진폭이 증가된다. 동일한 원리가 제2 반사체(12b)와 제3 반사체(12c) 사이, 제3 반사체(12c)와 제4 반사체(12d) 사이, 제4 반사체(12d)와 제5 반사체(12e) 사이에서 일어난다. 이와 같은 반사과정에서 반사체(12a 내지 12e)를 형성하는 각 물질 등이 다양한 기능을 하게 된다.

도 4에는 반사체의 반사면을 형성하는 물질층의 단면도가 도시되어 있다. 각 물질층을 그 기능에 따라 분류하면, 입사 태양광을 반사하는 반사층과, 입사 태광이 조사될 때 기전력을 발생하는 전기 발생층과, 발생되는 기전력을 외부로 인출하기 위한 전극층과, 각 물질층에서 발생하는 열을 방열하기 위한 열전달층으로 분류될 수 있다.

본 발명의 바람직한 실시예에서 각 반사체는 6개의 적층된 층을 포함한다. 상측에는 투명 코팅층(16a)이 형성된다. 코팅층(16a)은 하부에 적층된 복수의 층을 보호하는 기능을 수행한다. 코팅층(16a) 하부에는 제1 금속층(16b)이 형성된다. 제1 금속층(16b)은 입사광을 반사시키는 기능을 하는 것으로 일반적으로 거울을 형성하는 재료, 예를 들면, 은, 알루미늄 등의 재료로 구성된다. 제1 금속층(16b)의 하부에는 인듐층(indium layer;16c)이 형성된다. 인듐층(16c)은 광 반사가 보다 고르게 일어나도록 즉, 난반사를 줄이기 위해 사용된다. 코팅층(16a), 제 1 금속층(16b), 인듐층(16c)은 반사층을 형성한다. 반사층에서는 덮개 렌즈(14)를 통해 입사한 입사광 중 일부가 반사된다. 그러나, 일부 광은 반사층을 투과하여 그 보다 하층으로 입사하게 된다.

반사층을 투과한 광을 이용하여 전압차 발생에 의한 기전력을 얻기 위해 셀렌층(selenium layer;16d), 전극층(16e) 및 금속층(16f)으로 구성된 전기발생층이 인듐층(16c) 하부에 형성된다. 셀렌층(16d)은 인듐층(16c) 하부에 형성되며 셀렌층(16d) 측면에 형성되는 전극층(16e)은 셀렌층(16d)에서 발생한 기전력을 외부로 유출하기 위한 것으로 가산회로(50)의 입력단자에 연결된다. 전극층(16e)은 다른 층들과는 달리 반사체의 전체 면적이 아닌 셀렌층(16d)의 가장자리를 따라 일정한 폭으로 배치된다. 셀렌층(16d) 하부에는 제2 금속층(16f)이 형성된다. 제2 금속층(16f)은 셀렌층(16d)과 전면에 걸쳐 접촉한 상태로 배치되면서 측면에서 또한 전극층(16e)에 접촉해 있다. 이와 같이 셀렌층(16d)과 제2 금속층(16f)의 접촉에 의해 셀렌층(16d)에 광이 조사되면 제2 금속층(16f)과 전극층(16e) 사이에 기전력이 발생한다. 제2 금속층(16f)은 셀렌층(16f)과의 작용에 의한 기전력 발생 기능 이외에도 상부의 층(16a 내지 16e)에서 발생된 열을 외부로 전달하는 기능을 한다.

여기에서 제1 금속층(16b), 인듐층(16c), 셀렌층(16d)은 그 배치 순서가 바뀌어도 상관없다. 또한, 이들 층에 대해서는 모든 반사체(12a 내지 12e)가 동일한 배치 순서를 가질 필요가 없다. 예를 들면, 제1 반사체(12a)가 제1 금속층(16b), 인듐층(16c), 셀렌층(16d)의 순서로 상부에서 하부로 배치되고, 제2 반사체 (12b)는 제1 금속층(16b), 셀렌층(16d), 인듐층(16c)의 순서로 상부에서 하부로 배치될 수 있다. 또한, 제3 내지 제5 반사체 모두 이들 층에 대해서는 서로 다른 배치를 갖는 것이 가능하다.

상술한 다층 구조의 물질층은 제2 금속층(16f)을 기재(substrate)로 하여 그 위로 나머지 층들이 적층되는 구성으로 제작될 수 있다. 층들의 적층에는 증기증착법, 플라즈마 증착법, 진공 증착법, 스퍼트링 등의 방법이 사용 가능하다.

본 발명의 전기 및 온수 생성 시스템에 광증배기(10)를 거쳐 출력되는 광은 광파 추출장치(30)를 거쳐서 태양전지(40)로 입사하도록 구성된다. 광파 추출장치(30)는 입력되는 광을 파장의 크기에 따라 일정한 크기 이상의 파장 대역 성분을 갖는 광만을 선택적으로 추출하는 기능을 한다.

도 5에 도시한 바와 같이, 광파 추출장치(30)는 집광을 위한 볼록렌즈(32)와, 볼록렌즈(32)를 지나온 광을 파장에 따라 분산시키는 분광 프리즘(34)과, 프리즘(34)을 통해 분산된 광에 대해 일정한 크기 이상의 파장대역을 차단하는 기능을 갖는 물질필터(36)와, 물질필터(36)를 통과한 광을 집광하는 볼록렌즈(38)를 포함한다. 물질필터(36)로서는 가시광선 차단필터 등을 비롯한 다양한 필터가 사용될 수 있으며 제거하려는 파장에 따라 이들 필터를 일련의 순서로 배치하여 구성할 수 있다.

이와 같이 구성된, 광파 추출장치(30)는 태양전지(40)에 입사하더라도 전기에너지를 생성할 수 없는 에너지가 작은 광 즉 보다 큰 파장 대역을 갖는 광에 대해 이를 태양전지(40)로 입사시키지 않고 걸러 내거나 다른 용도로 사용할 수 있 게 한다.

불필요한 파장 대역의 광을 제거하는 이유는 태양전지(40)에서 발생하는 열을 보다 감소시키기 위한 것이다. 예를 들어, 적외선 영역의 광은 실제 태양전지(40)에서의 전기에너지 생성에 기여하지 못하지만 다른 파장 대역의 광에 비해 많은 열을 포함하고 있어서 불필요하게 태양전지(40)의 온도를 상승시키는 역할을 한다. 따라서, 이와 같은 광은 태양전지(40)로 입사시키지 않는 것이 바람직하다.

이와 같은 적외선 영역의 광은 추출 후 예를 들면 온수 생성기(20)와 같은 장치의 열원으로 사용될 수 있도록 별도의 장치를 통해 반사와 굴절 과정을 거쳐 원하는 곳으로 보내질 수 있다. 본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 광파 추출장치(30)에 의해 제거되는 파장 대역은 가시광선 영역 및 이보다 큰 파장을 갖는 파장 영역인 것이 바람직하다.

도 6에는 본 발명의 온수 생성기(20)를 구성하는 온수 생성모듈(22)의 예가 도시되어 있다. 온수 생성모듈(22)은 반사체(12b 및 12d) 후면에 위치된 상측 온수 생성모듈이다. 온수 생성모듈(22)은 반사체(12b 및 12d)의 열전달용 금속층(16f)에 밀착하여 위치되는 열전판(22a)과, 열전판(22a)에 일체로 형성되는 온수 파이프(22b)를 포함한다.

온수 파이프는 지그재그 형태로 뱀 모양(serpentine)과 같이 꾸불꾸불한 형상을 하고 있다. 도시된 상태는 온수 파이프(22b)의 중간을 절단하여 도시한 것이다. 온수 파이프(22b)의 형상은 본 발명에서 한정하고자 하는 사항은 아니다. 온수 파이프(22b)의 내부에는 외부에서 공급되는 열유체가 화살표와 같이 유출구를 통해 유입되어 가열된 후 유출구를 통해 방출되어진다. 온수 생성기(20)에서 생성된 온수는 즉시 사용자를 위해 사용되거나 별도의 온수 저장탱크에 저장하여 장기간에 걸쳐 사용할 수 있다.

본 발명의 바람직한 실시예에서는, 상술한 온수 모듈의 온수 파이프(22b), 온수 저장탱크(도시되지 않음) 그리고 둘 사이를 연결하는 온수관(도시되지 않음) 내부에 열선이 배치된다. 열선은 본 발명의 시스템의 축전지를 전원으로 이용하여 열을 발생할 수 있는 선 형태의 부재로서, 온수 파이프(22b) 혹은 온수관 등에서는 동파를 방지하기 위해서, 그리고 온수 저장탱크 등에서는 외부 온도가 낮은 경우 저장된 온수의 온도를 일정온도 이상으로 유지하기 위해 사용된다. 열선은 예를 들면 니크롬선 등으로 구현될 수 있다. 최근에는 이와 같은 열선이 내부에 기배치된 상태의 상용 배관 부재를 쉽게 구할 수 있으므로 이를 이용하여 구현될 수도 있다.

태양전지(40)에서 생성된 전기에너지는 광증배기(10)의 셀렌층(16d)으로부터 생성된 기전력을 이용하여 보다 큰 전기에너지를 형성할 수 있다. 이를 위해 가산회로(50)가 이용된다. 가산회로는 두 개의 서로 다른 전기 에너지원으로부터의 전류 혹은 전압을 서로 합쳐 보다 큰 하나의 전기에너지로 만들기 위한 것으로서, 당업계에 잘 알려져 있는 것이다. 따라서 이에 대한 보다 상세한 구성에 대해서는 설명을 생략한다.

본 발명의 가산회로는 이러한 기능 이외에 태양전지(40) 및 셀렌층(16d)로부터 암흑기에 가산회로로 들어올 수 있는 암전류(dark current)를 차단하는 차단 기능 혹은 암전류의 크기가 큰 경우 이 때의 기전력을 역방향에서 순방향으로 전환시켜 이를 다시 축전지로 보내 저장할 수 있는 전환기능을 추가로 구비하고 있다. 이와 같은 암전류의 차단기능 혹은 전환기능은 암전류의 크기에 따라 선택적으로 사용될 수 있는 것이 바람직한데, 이를 위해서 예를 들면 암전류의 크기를 감지하는 센서 및 센서로부터의 값을 입력받아 단순히 암전류를 차단할 것인지 전환회로를 통해 순방향으로 전환할 것인지를 결정하는 제어기가 필요하다.

이와 같은 차단 혹은 전환기능은 도 7에 도시된 바와 같은 회로를 통해 구현 가능하다.

도 7의 회로에서, 제어기(70)는 태양광 센서(72)로부터 수신하는 태양광의 존재 여부에 대한 정보, 광증배기(10) 및 태양전지(40)로부터 검출되는 전압 및 전류에 대한 정보, 시간에 따른 평균 정상 전류값에 대한 정보, 및 현재 시간에 대한 정보를 이용하여 태양전지(40) 및 광증배기(10)로부터 출력되는 전류가 암전류인가의 여부를 판단한다. 평균 정상 전류값은 시간 별 정상 전류값을 측정하여 데이터베이스화한 값으로서, 예를 들어, 정상 전류값이 크지 않은 밤시간에 큰 전류가 흐를 때 이를 암전류로 판단하기 위한 기준값으로 사용된다.

암전류로 판단된 경우 제어기(70)는 기전력의 방향을 전환하기 위하여 마그네틱(76)을 동작시키고, 또한, 암전류가 아닌 정규발생 전기 에너지인 경우, 기전력의 극성이 바뀌지 않은 채 축전지(60)로 흘러갈 수 있도록 마그네틱(76)의 작동을 중지시키는 기능을 한다.

로우패스 필터(77)는 축전지(60)의 기본 입력값 보다 낮은 전류를 차단하 는 기능을 한다. 로우패스 필터(77) 전 후의 전압 및 전류 검출은 시스템의 이상유무를 판단하기 위한 것이다. 전압 안정화 회로(74)는 축전지(60)로 가는 전기 에너지의 전압을 안정화시키기 위한 것이다. 따라서, 크기가 아주 작은 암전류의 경우에는 로우패스 필터(77)에 의해 축전지(60)로의 유입이 차단될 수 있다.

가산회로(50)에서 출력되는 전기에너지는 축전지(60)에 축전된다. 축전지(60)는 본 발명의 시스템에서 생성되는 전기에너지를 축전하기 위한 것이다. 축전지(60)를 사용함으로써, 태양광의 세기가 약하거나 거의 없는 시간대에도 사용자에게 전기 써비스가 이루어질 수 있다.

본 발명의 전기 및 온수 생성 시스템에서는 진폭이 증가된 광을 태양전지에 입사시킴으로써 태양전지의 전기에너지 생성효율 혹은 광 전기 변환효율이 높다.

또한, 광파 추출장치를 통해 태양전지의 전기에너지 생성에 관여하지 않는 파장 대역의 광을 제거한 후 태양전지에 입사시킴으로써, 태양전지의 온도 상승률을 감소시키는 것이 가능하다.

또한, 광증배기에서 입사 자연광의 진폭을 증가시키는 과정에서 보조 기전력을 얻을 수 있으므로 태양전지로부터 나오는 전기에너지를 보다 크게 할 수 있다.

이와 같은 진폭 증가 과정에서 발생하는 열을 온수를 생성하는데 필요한 열원으로 사용할 수 있는 부가적인 이점을 가진다.

Claims (13)

1. 표면에 태양광이 조사되었을 때 기전력을 발생하며 조사된 광 중 일부의 진폭을 증가시켜 출력하는 광 진폭 확대수단과,

   상기 광 진폭 확대 수단으로부터 출력된 광을 적어도 하나의 입력 광원으로하는 태양전지와,

   상기 광 진폭 확대 수단에 인접하여 설치되어 상기 진폭 확대 과정에서 발생하는 열을 이용하여 온수를 생성하는 온수생성수단을 포함하는

   태양광 이용 전기 및 온수 생성 시스템.
2. 제1항에 있어서, 상기 광 진폭 확대 수단은

   입사하는 태양광을 초점을 형성하도록 반사할 수 있는 반사층과, 상기 반사층 하부에 위치하며 상기 반사층을 투과한 일부 광이 조사될 때 전기를 발생하는 전기 발생층과, 상기 전기 발생층에 연결되어 발생된 전기를 외부로 전송하기 위한 통로역할을 하는 전극층과, 최하부에 위치하며 상기 각 층에서 발생한 열을 방열하기 위한 열전달층을 포함하는 하나 이상의 반사체를 포함하는

   태양광 이용 전기 및 온수 생성 시스템.
3. 제2항에 있어서, 상기 온수생성수단은 상기 열전달층에 밀착된 열전판과, 상기 열전판에 일체로 형성된 온수 파이프로 구성된 온수 생성모듈인 태양광 이용 전기 및 온수 생성 시스템.
4. 제3항에 있어서, 상기 온수 파이프에서 생성된 온수를 저장하는 온수 저장탱크를 더 포함하는 태양광 이용 전기 및 온수 생성 시스템.
5. 제3항 또는 제4항에 있어서, 상기 온수 파이프 및 상기 온수 저장탱크 내부에는 열선이 배치되고 상기 전기 및 온수 생성 시스템에서 생성된 전기에너지가 축전되는 축전지를 전원으로 하는 것을 특징으로 하는 태양광 이용 전기 및 온수 생성 시스템.
6. 제2항에 있어서, 상기 전기발생층은 셀렌으로 이루어진 것을 특징으로 하는 태양광 이용 전기 및 온수 생성 시스템.
7. 제2항에 있어서, 상기 반사층은 인듐으로 이루어진 것을 특징으로 하는 태양광 이용 전기 및 온수 생성 시스템.
8. 삭제
9. 제1항에 있어서, 상기 광 진폭 확대수단에서 발생한 전기에너지와 상기 태양전지로부터 나온 전기에너지를 하나의 전기에너지로 만들기 위한 가산회로를 더 포함하는 태양광 이용 전기 및 온수 생성 시스템.
10. 제9에 있어서, 상기 가산회로는 상기 광 진폭 확대수단 및 상기 태양전지로부터 발생하는 암전류를 차단하거나 이때의 기전력을 역방향에서 순방향으로 전환할 수 있는 전환기능을 구비한 것을 특징으로 하는 전기 및 온수 생성 시스템.
11. 제9항에 있어서, 상기 가산회로로부터 출력되는 전기에너지를 축전하는 축전지를 더 포함하는 전기 및 온수 생성 시스템.
12. 제1항에 있어서, 상기 광 진폭 확대수단으로부터 출력되어 상기 태양전지로 입사되는 광 중에서 상기 태양전지의 전기에너지 생성에 관여하지 않는 파장 대역의 광을 제거하기 위한 광파 추출장치를 상기 광 진폭 확대 수단과 상기 태양전지 사이에 포함하는 전기 및 온수 생성 시스템.
13. 제12항에 있어서, 상기 광파 추출장치는 적외선 영역 및 그 보다 파장이 큰 영역의 광을 제거하는 전기 및 온수 생성 시스템.

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