KR100867655B1 - Solar cell module for roof panel and apparatus for collecting solar energy using the same - Google Patents

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Abstract

A solar cell module for a roof panel, and an apparatus for collecting solar energy by using the same are provided to collect solar energy(electricity/heat) by being installed at a roof of a building. A solar cell module for a roof panel comprises: a body(110) which is mounted at a roof panel; a solar cell plate(120) placed on the bottom plane of the body; a temperature sensor which measures the temperature by being installed around the solar cell plate; a cooling unit which cools down the solar cell substrate by flowing cooling fluid between the solar cell substrate and the bottom plane when the measured temperature is over the predetermined temperature; a heat-absorption plate which receives the heat from the solar cell plate by being installed below the solar cell plate; and a power connection unit which electrically connect the solar cell plate to the temperature sensor.

Description

지붕 패널용 태양 전지 모듈 및 이를 이용한 태양 에너지 수집 장치{Solar cell module for roof panel and apparatus for collecting solar energy using the same}Solar cell module for roof panel and apparatus for collecting solar energy using the same}
본 발명은 태양 에너지(전기/열)를 수집할 수 있도록 건물의 지붕 등에 설치되는 지붕 패널용 태양 전지 모듈 및 이를 이용한 태양 에너지 수집 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a solar panel module for a roof panel installed in a roof of a building and the like and a solar energy collection device using the same so that solar energy (electricity / heat) can be collected.
화석 연료의 대량 사용으로 인한 지구 온난화와 환경 파괴 등에 의해 기상 이변이 일어나고 자연 재해의 피해 규모가 증가함에 따라 이를 해소하기 위한 방편으로 대체 에너지의 개발 및 사용이 활발히 진행되고 있다. 그 중에서도, 무공해 에너지이면서 경제성이 있는 태양 에너지 수집 장치가 각광을 받고 있다.As the extreme weather occurs due to global warming and environmental damage caused by the large use of fossil fuels, and the damage of natural disasters increases, the development and use of alternative energy is actively progressed as a means to solve this problem. Among them, solar energy collectors that are both economical and economical are in the spotlight.
태양 에너지를 수집하여 이용하는 분야는 크게 두 가지로 나뉜다. 하나는 태양열을 수집하여 난방이나 온수 급탕에 이용하는 태양열 분야이고, 다른 하나는 실리콘 반도체 등으로 구성된 태양 전지(solar cell)에 태양광이 입사되면 전기가 발생되는 현상(광전효과, photoelectric effect)을 이용하여 전기를 발전하는 태양광 발전 분야이다. 초창기에는 주로 태양열을 수집하여 난방 및 온수로 이용하는 태양 열 분야에 대한 연구 및 상용화가 이루어졌으며, 최근에는 태양 전지 관련 기술의 발달에 힘입어 태양광 발전 분야에 대한 연구 및 상용화가 활발하게 진행되고 있다.There are two main areas to collect and use solar energy. One is the solar field, which collects solar heat and uses it for heating or hot water hot water supply. The other is a phenomenon in which electricity is generated when solar light is incident on a solar cell composed of a silicon semiconductor or the like (photoelectric effect). It is a photovoltaic field to generate electricity. In the early years, research and commercialization of the solar heat field mainly used to collect solar heat and use it as heating and hot water has been conducted. Recently, research and commercialization of the photovoltaic power generation field is actively progressed due to the development of solar cell technology. .
태양광 발전을 위한 태양 전지는, 일반적으로, 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이 패널 형태의 모듈로 제작되고, 여러 개의 태양 전지 모듈(10)이 사방으로 연결돼 하나의 태양광 발전 장치를 이루게 된다.A solar cell for photovoltaic power generation is generally made of a module in the form of a panel as shown in FIGS. 1 and 2, and several solar cell modules 10 are connected in all directions to form a single photovoltaic device. Is achieved.
이러한 상기 태양 전지 모듈(10)은, 일반적으로, 그 전면을 보여주는 도 1에 도시된 바와 같이, 패널형의 프레임(11), 상기 프레임(11)의 상면에 배열된 다수의 태양 전지(12), 상기 태양 전지(12)를 복개하도록 상기 프레임(11)의 상면에 배치된 저철분 강화 유리인 평판형 채광창(13)을 포함하여 이루어진다. 상기 태양 전지(12)의 아래에는 비록 상세히 도시하지는 않았지만, 내후성 필름과 충진재(EVA)가 구비된다. 그리고, 상기 태양 전지 모듈(10)의 뒷면에는 도 2에 도시된 바와 같이 상기 태양 전지(12)에서 발전된 전기를 출력하는 전원 단자함(14)이 구비되고, 상기 프레임(11)의 뒷면 테두리에는 다수의 고정구(13a)가 구비된다.The solar cell module 10 is generally a panel-shaped frame 11, a plurality of solar cells 12 arranged on the upper surface of the frame 11, as shown in FIG. And a flat skylight 13 which is a low iron tempered glass disposed on an upper surface of the frame 11 to cover the solar cell 12. Although not shown in detail below the solar cell 12, a weather resistant film and a filler (EVA) are provided. In addition, a rear surface of the solar cell module 10 is provided with a power terminal box 14 for outputting electricity generated by the solar cell 12, as shown in Figure 2, a plurality of edges on the rear edge of the frame 11 The fixture 13a is provided.
위와 같이 구성된 태양 전지 모듈은 복사열 축적에 따른 태양 전지의 온도 상승을 해소하는 냉각 또는 방열 수단이 별도로 구비되어 있지 않으며, 자연 통풍에 의한 냉각을 위해 지붕에서 소정 간격 띄워져 설치된다. 그러나, 이러한 구조만으로는 일사량이 많은 날의 경우, 태양 전지가 자연 통풍에 의해 충분히 냉각되지 못한다. 따라서, 태양 전지 표면이 과열되어 발전 출력이 저하되고(일반적으로 태양 전지의 표면 온도가 1℃ 상승할수록, 발전 효율은 약 0.4%~0.6%씩 감소하는 것으로 알려져 있다), 태양 전지의 열화가 일어나 수명이 단축되는 문제가 있다.The solar cell module configured as described above does not have a separate cooling or heat dissipation means for solving the temperature rise of the solar cell due to the accumulation of radiant heat, and is spaced apart from the roof for cooling by natural ventilation. However, such a structure alone does not allow the solar cell to be sufficiently cooled by natural ventilation in the case of a large amount of solar radiation. Therefore, the surface of the solar cell is overheated and the power generation output is lowered (generally, it is known that as the surface temperature of the solar cell increases by 1 ° C, the generation efficiency decreases by about 0.4% to 0.6%), and the solar cell deteriorates. There is a problem that the life is shortened.
종래의 태양 전지 모듈은 또한 두께가 얇은 패널형으로 구성될 뿐만 아니라, 위에서 설명한 바와 같이 자연 통풍을 위해 지붕으로부터 소정 거리 이격해야 하므로, 일반적으로, 지붕 위에 튼튼하게 세워진 빔 구조물 위에 장착된다. 이는 시공 기간과 시설 비용을 늘릴 뿐만 아니라, 지붕으로부터 이격된 태양 전지 모듈이 지붕과 어울리지 못하여 건물의 미관을 해치는 문제도 있다.Conventional solar cell modules are also not only constructed in thin panels, but also must be spaced a certain distance from the roof for natural ventilation as described above, and are therefore typically mounted on a rigid beam structure erected on the roof. Not only does this increase the construction period and facility cost, but there is also a problem in that the solar modules spaced from the roof do not fit with the roof and thus damage the aesthetics of the building.
한편, 인접하게 배치된 다수의 태양 전지 모듈은 도 2에 도시된 바와 같이 후면에 구비된 전원단자함을 통해 전선으로 이어져 상호 전기적으로 연결된다. 이를 위해, 작업자가 모든 전원단자함을 일일이 전선으로 이어줘야 하므로 설치 작업에 많은 시간이 걸리고 결선이 불편한 문제도 있다.Meanwhile, a plurality of adjacent solar cell modules are electrically connected to each other by being connected to a wire through a power terminal box provided at a rear side as shown in FIG. 2. To this end, since the operator has to connect all the power supply boxes to the wires one by one, the installation work takes a lot of time and there is a problem in that the wiring is inconvenient.
본 발명의 일 형태에서는, 지붕 패널에 장착되는 본체; 상기 본체의 바닥면 위에 이격되게 배치된 태양 전지판; 상기 태양 전지판의 주위에 설치되어 온도를 측정하는 온도 센서; 및 상기 온도센서에서 감지된 온도가 미리 설정된 온도 이상의 경우에 상기 태양 전지판과 상기 본체의 바닥면 사이로 냉각용 유체를 강제로 유동시켜 상기 태양 전지판을 냉각하는 냉각 수단을 포함하여 이루어진 지붕 패널용 태양 전지 모듈을 제공한다.In one embodiment of the present invention, there is provided a main body attached to a roof panel; A solar panel spaced apart from the bottom surface of the main body; A temperature sensor installed around the solar panel and measuring a temperature; And cooling means for cooling the solar panel by forcibly flowing a cooling fluid between the solar panel and the bottom surface of the main body when the temperature sensed by the temperature sensor is greater than or equal to a preset temperature. Provide a module.
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상기 지붕 패널용 태양 전지 모듈에서, 지붕 패널용 태양전지 모듈은 상기 태양 전지판의 아래에 태양전지판과 접촉하도록 설치되어 상기 태양 전지판으로부터 열을 전달받는 흡열판을 더 포함하고, 상기 온도센서는 상기 태양 전지판의 측부 또는 하부 또는 상기 하부 중 태양전지판 아래에 배치된 상기 흡열판에 설치된다.
그리고 상기 냉각 수단의 하나의 실시예는, 상기 흡열판에 접촉하도록 배치되고, 상기 본체의 측면에 입구 및 출구가 마련되며, 내부로 냉각액이 흐르는 냉각 파이프를 포함하여 이루어질 수 있다. 또한 상기 냉각 파이프와 연통되게 구비되어, 상기 온도센서에서 감지된 온도가 미리 설정된 온도 이상일 때, 상기 냉각 파이프에 상기 냉각액을 강제로 유동시키는 펌프를 더 포함하여 이루어질 수 있다.
게다가, 상기 냉각 수단의 다른 일실시예는, 상기 본체의 바닥면과 상기 흡열판 사이에 구비되고, 상기 본체의 측면에 입구 및 출구가 마련된 통풍 유로; 및 상기 흡열판에서 아래로 연장되어 상기 통풍 유로에 배치된 다수의 냉각 핀을 포함하여 이루어질 수 있다. 또한 상기 통풍 유로와 연통되게 구비되어, 상기 온도센서에서 감지된 온도가 소정 온도 이상일 때, 상기 통풍 유로에 공기를 강제로 유동시키는 송풍팬을 더 포함하여 이루어질 수 있다.
In the roof panel solar cell module, the roof panel solar cell module further includes a heat absorbing plate installed to be in contact with the solar panel under the solar panel to receive heat from the solar panel, the temperature sensor is the solar It is installed on the heat absorbing plate disposed under the solar panel, either the side or the bottom of the panel or the bottom.
One embodiment of the cooling means may include a cooling pipe which is disposed to contact the heat absorbing plate, an inlet and an outlet are provided on a side surface of the main body, and a coolant flows therein. In addition, it is provided in communication with the cooling pipe, when the temperature sensed by the temperature sensor is a predetermined temperature or more, may further comprise a pump for forcibly flowing the cooling liquid to the cooling pipe.
In addition, another embodiment of the cooling means, a ventilation passage provided between the bottom surface of the main body and the heat absorbing plate, the inlet and the outlet is provided on the side of the main body; And a plurality of cooling fins extending downward from the heat absorbing plate and disposed in the ventilation passage. In addition, it is provided in communication with the ventilation passage, when the temperature sensed by the temperature sensor is a predetermined temperature or more, it may further comprise a blowing fan for forcibly flowing air in the ventilation passage.
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상기 지붕 패널용 태양 전지 모듈은, 상기 본체의 측면에 배치되고, 상기 태양 전지판 및 상기 온도 센서와 전기적으로 연결되며, 두 개의 태양 전지 모듈이 서로 접촉하게 배치되었을 때 각 태양 전지 모듈의 태양 전지판과 온도 센서를 각각 전기적으로 연결하는 전원 접속구를 더 포함하여 이루어질 수도 있다.
상기 지붕 패널용 태양 전지 모듈에서, 상기 본체의 바닥면은 상기 지붕 패널의 돌출부가 끼워질 수 있도록 'W'자형 굴곡 형상을 가지며, 상기 본체의 측면에는 다수의 고정구가 구비된 고정 플랜지가 형성될 수 있다.
The solar panel module for the roof panel is disposed on the side of the main body, is electrically connected to the solar panel and the temperature sensor, and when the two solar cell modules are disposed in contact with each other, It may further comprise a power connection port for electrically connecting the temperature sensor, respectively.
In the solar panel module for the roof panel, the bottom surface of the main body has a 'W'-shaped bent shape so that the protrusions of the roof panel can be fitted, the fixing flange is provided with a plurality of fasteners on the side of the main body Can be.
상기 지붕 패널용 태양 전지 모듈에서, 상기 태양 전지판은 상기 본체의 바닥면에 대해 소정 방향으로 소정 각도 경사지게 배치될 수 있다.In the roof panel solar cell module, the solar panel may be disposed to be inclined at a predetermined angle with respect to the bottom surface of the main body.
상기 지붕 패널용 태양 전지 모듈은, 상기 태양 전지판 위에 둥글게 배치되어 상기 태양 전지판을 복개하고 밀폐하는 둥근 채광창을 더 포함하여 이루어질 수 있다.The roof panel solar cell module may further include a round skylight disposed roundly on the solar panel to cover and seal the solar panel.
상기 지붕 패널용 태양 전지 모듈에서, 상기 둥근 채광창은, 상기 태양 전지판을 바라보는 안쪽면이 가공된 반 원통형의 프레넬 렌즈(Fresnel lens) 형태로 이루어질 수 있다.In the solar panel module for the roof panel, the round skylight may be formed in the form of a semi-cylindrical Fresnel lens having an inner surface facing the solar panel.
상기 지붕 패널용 태양 전지 모듈에서, 상기 태양 전지판은 상기 본체의 상면 중앙에 배치되고, 상기 태양 전지판의 양쪽에는 각각 반사판이 배치될 수도 있다.In the solar panel module for the roof panel, the solar panel may be disposed at the center of the upper surface of the main body, and reflecting plates may be disposed on both sides of the solar panel.
한편, 본 발명의 다른 일 형태에서는, 상기한 지붕 패널용 태양 전지 모듈; 상기 태양 전지판과 전기적으로 연결되어 상기 태양 전지판에서 발전된 전기를 상 용 전원으로 변환하는 전기 변환 장치; 상기 온도 센서에서 감지된 온도가 소정 온도 이상이면 상기 냉각 수단을 구동시키는 방열 제어부; 및 상기 태양 전지판을 냉각한 후 온도가 높아진 상기 냉각용 유체로부터 열을 회수하는 열회수부를 포함하여 이루어진 지붕 패널용 태양 전지 모듈을 이용한 태양 에너지 수집 장치를 제공한다.On the other hand, in another aspect of the present invention, there is provided a solar panel module for a roof panel. An electrical converter electrically connected to the solar panel to convert electricity generated from the solar panel into a commercial power source; A heat radiating control unit for driving the cooling means when the temperature sensed by the temperature sensor is equal to or greater than a predetermined temperature; And a heat recovery unit for recovering heat from the cooling fluid having a high temperature after cooling the solar panel.
본 발명에 따른 태양 전지 모듈에서는, 태양 전지의 온도를 감지하여 소정 온도 이상인 경우 상기 태양 전지를 강제로 냉각시켜 준다. 따라서, 본 발명에 따르면, 태양 전지를 최적 온도로 유지시켜 줌으로써 최상의 발전 효율을 제공할 수 있으며 열화현상을 예방하여 태양전지의 내구성을 높이는 효과가 있다.In the solar cell module according to the present invention, by sensing the temperature of the solar cell is forced to cool the solar cell when the predetermined temperature or more. Therefore, according to the present invention, it is possible to provide the best power generation efficiency by maintaining the solar cell at the optimum temperature, and there is an effect of preventing the deterioration phenomenon to increase the durability of the solar cell.
본 발명에 따른 태양 전지 모듈은 지붕 패널로 시공된 건물의 지붕으로부터 이격시키지 않고 지붕 패널 위에 직접 설치할 수 있다. 따라서, 별도의 빔 구조물을 설치할 필요가 없으며, 이에 따라 설치 기간 및 설치 비용을 줄일 수 있는 효과가 있다. 뿐만 아니라, 모듈이 지붕에 밀착되므로 태풍 등의 자연재해에 의한 파손위험이 적고 지붕과 어우러져 건물의 미관을 해치지 않는 효과도 있다.The solar cell module according to the invention can be installed directly on the roof panel without being spaced apart from the roof of the building constructed with the roof panel. Therefore, there is no need to install a separate beam structure, thereby reducing the installation period and installation cost is effective. In addition, since the module is in close contact with the roof, there is less risk of damage caused by natural disasters such as typhoons, and the roof does not harm the aesthetics of the building.
본 발명에 따른 태양 전지 모듈의 측면에는 전원 접속구가 마련되는데, 인접한 두 개의 모듈이 상호 접촉하도록 나란히 배치되면 각 모듈의 전원 접속구가 서로 전기적으로 연결된다. 또한, 태양 전지를 방열 또는 냉각하기 위한 수단의 유로도 두 개의 모듈이 서로 인접하게 배치되면 자동으로 상호 연결된다. 따라서, 본 발명에 따르면 여러 개의 태양 전지 모듈을 전선 결선 작업 없이 전기적으로 용이 하게 연결할 수 있고, 방열 또는 냉각 수단의 유로도 쉽게 연결되므로, 설치 및 유지 보수가 쉬운 효과가 있다.The side of the solar cell module according to the present invention is provided with a power connector, when two adjacent modules are arranged side by side to contact each other, the power connector of each module is electrically connected to each other. In addition, the flow path of the means for dissipating or cooling the solar cell is also automatically interconnected when the two modules are placed adjacent to each other. Therefore, according to the present invention, it is possible to easily connect a plurality of solar cell modules without wire connection work, and the heat dissipation or cooling means can be easily connected, so that the installation and maintenance are easy.
본 발명에 따른 태양 전지 모듈에서 태양 전지판은 그 자체가 모듈의 바닥면으로부터 소정 각도 기울어지게 배치될 수 있다. 따라서, 지붕이 정남향으로 배치되지 않은 경우에도, 태양 전지판이 경사지게 배치된 모듈을 지붕에 설치함으로써 태양광의 반사를 최소화하고 태양 전지에 입사되는 일사량을 최대화하여 발전량을 높일 수 있는 효과가 있다.In the solar cell module according to the present invention, the solar panel itself may be arranged to be inclined at an angle from the bottom surface of the module. Therefore, even when the roof is not arranged in the south-facing direction, by installing the module in which the solar panel is inclined to the roof has the effect of minimizing the reflection of sunlight and maximizing the amount of solar radiation incident on the solar cell to increase the power generation.
본 발명에 따른 태양 전지 모듈에는, 또한, 둥근 채광창이 씌워질 수도 있다. 이 경우, 먼지나 눈 등이 채광창에 축적되어 태양 전지의 수광 및 발전 능력이 저하되는 것을 효과적으로 방지할 수 있다. 또한, 상기 둥근 채광창을 안쪽면이 가공된 반원형 프레넬 렌즈(Fresnel lens) 형태로 구성함으로써 태양광을 모듈 중앙부의 태양 전지판에 집광시켜 발전 능력을 향상시킬 수 있는 효과도 있다.The solar cell module according to the invention may also be covered with a round skylight. In this case, dust, snow, and the like can be effectively prevented from being accumulated in the skylight and deteriorating the light receiving and power generating capability of the solar cell. In addition, by forming the round skylight in the form of a semi-circular Fresnel lens (processed) the inner surface has the effect of concentrating the solar light on the solar panel in the center of the module to improve the power generation capacity.
본 발명에 따른 태양 전지 모듈과 이를 이용한 태양 에너지 장치는 도 3 내지 도 16에 도시된 바와 같이 다양한 실시예들로 구현된다. 이하에서는 이들 실시예에 대해 각각 첨부된 도면을 참조하여 설명하며, 각 실시예들의 동일 구성에 대해서는 동일 명칭 및 부호가 사용되고, 이에 따른 부가적인 설명은 하기에서 생략될 것이다.The solar cell module and the solar energy device using the same according to the present invention are implemented in various embodiments as shown in FIGS. 3 to 16. Hereinafter, these embodiments will be described with reference to the accompanying drawings, respectively, and the same names and reference numerals are used for the same configurations of the respective embodiments, and additional description thereof will be omitted below.
도 3 내지 도 5는 본 발명의 제1 실시예에 따른 지붕 패널용 태양 전지 모듈(100a)을 보여준다. 도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 태양 전지 모듈(100a) 을 나타낸 사시도이고, 도 4는 도 3의 A-A'선 단면도이며, 도 5는 도 3의 태양 전지 모듈(100a)에 구비된 흡열판과 냉각 파이프를 나타낸 사시도이다.3 to 5 show a solar panel module 100a for a roof panel according to a first embodiment of the present invention. 3 is a perspective view illustrating a solar cell module 100a according to a first embodiment of the present invention, FIG. 4 is a cross-sectional view taken along line AA ′ of FIG. 3, and FIG. 5 is a cross sectional view of the solar cell module 100a of FIG. 3. A perspective view showing a heat absorbing plate and a cooling pipe provided.
도 3 내지 도 5에 도시된 바와 같이 상기 태양 전지 모듈(100a)은 본체(110), 태양 전지판(120), 온도 센서(180), 그리고 상기 태양 전지판(120)을 강제로 냉각하는 냉각 수단을 포함하여 이루어진다.3 to 5, the solar cell module 100a may include cooling means for forcibly cooling the body 110, the solar panel 120, the temperature sensor 180, and the solar panel 120. It is made to include.
상기 본체(110)는 지붕에 패널에 장착되어 돌출부에 고정된다. 상기 본체(110)의 바닥면은 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이 대략 'W' 형의 굴곡 형상을 가지며, 그 중앙에는 지붕 패널(200)(도 14 참조)의 돌출부, 즉 보강 리브(210)가 끼워지는 결합홈(115)이 마련된다. 상기 본체(110)의 측면에는 고정 플랜지(111)가 돌출되며, 상기 고정 플랜지(111)에는 다수의 고정구(113)가 형성된다. 이와 같이 형성된 상기 본체(110)는 바닥면이 상기 지붕 패널에 접촉하게 배치된 상태에서 나사 등의 체결 부재(미도시)가 상기 고정구(113)를 관통한 후 상기 지붕 패널의 돌출부에 고정됨으로써 상기 지붕 패널에 안정적으로 고정된다.The body 110 is mounted to the panel on the roof is fixed to the protrusion. As shown in FIGS. 3 and 4, the bottom surface of the main body 110 has a curved shape of approximately 'W', and at the center thereof, a protrusion of the roof panel 200 (see FIG. 14), that is, a reinforcing rib ( A coupling groove 115 into which the 210 is fitted is provided. A fixing flange 111 protrudes from the side of the main body 110, and a plurality of fasteners 113 are formed in the fixing flange 111. The main body 110 formed as described above is fastened to a protrusion of the roof panel after a fastening member (not shown) such as a screw passes through the fixture 113 in a state where the bottom surface is in contact with the roof panel. It is reliably fixed to the roof panel.
상기 태양 전지판(120)은 상기 본체(110)의 상부에 장착된다. 상기 태양 전지판(120)은 도 4에 도시된 바와 같이 상기 본체(110)의 바닥면과 소정 거리 이격되어 있다. 제1 실시예에 따른 태양 전지 모듈(100a)에서, 상기 태양 전지판(120)과 상기 본체(110)의 바닥면 사이의 이격 공간에는 단열재(160)가 충진되는데, 이는 지붕 패널과 본체(110)의 바닥면으로부터 전이되는 복사열이 상기 태양 전지판(120)에 전달되는 것을 최소화하여 상기 태양 전지판(120)이 과열되는 것을 막기 위한 것이다.The solar panel 120 is mounted on the upper portion of the main body 110. As illustrated in FIG. 4, the solar panel 120 is spaced apart from the bottom surface of the body 110 by a predetermined distance. In the solar cell module 100a according to the first embodiment, the insulation 160 is filled in a space between the solar panel 120 and the bottom surface of the main body 110, which is a roof panel and the main body 110. Minimizing the transfer of radiant heat transferred from the bottom surface of the solar panel 120 to prevent the solar panel 120 from overheating.
상기 태양 전지판(120)에는 실리콘 반도체 등으로 구성된 다수의 태양 전지(solar cell)가 배열되는데, 각 태양 전지는 태양광이 입사될 때 광전 효과(photoelectric effect)에 의해 전기를 생산한다. 상기 태양 전지판(120)에서 생산된 전기는 상기 본체(110)의 측면에 마련된 전원 접속구(140)의 전기 출력 단자(141)를 통해 외부로 출력된다.The solar panel 120 is a plurality of solar cells (solar cell) composed of a silicon semiconductor or the like, each solar cell produces electricity by the photoelectric effect when the sunlight is incident. The electricity produced by the solar panel 120 is output to the outside through the electrical output terminal 141 of the power connector 140 provided on the side of the main body 110.
상기 태양 전지판(120)의 위에는 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이 저철분 강화 유리재질로 이루어진 평판형 채광창(130)이 배치된다. 상기 평판형 채광창(130)은 상기 태양 전지판(120)을 덮어 보호하여 상기 태양 전지판(120)이 오염되거나 훼손되는 것을 효과적으로 방지해 준다. 이러한 상기 평판형 채광창(130)은 통상의 태양 전지판에 마련되는 그것과 구성 및 역할이 실질적으로 동일하므로 이에 대한 더 이상의 설명은 생략한다.3 and 4, a flat skylight 130 made of a low iron tempered glass material is disposed on the solar panel 120. The flat skylight 130 covers and protects the solar panel 120 to effectively prevent the solar panel 120 from being contaminated or damaged. Since the flat skylight 130 is substantially the same in configuration and role as that provided in a conventional solar panel, further description thereof will be omitted.
상기 온도 센서(180)는 상기 태양 전지판(120)의 주위에 또는 상기 태양 전지판(120) 아래 배치된 흡열판(170)에 설치된다. 여기서, 상기 흡열판(170)은 도 4에 도시된 바와 같이 상기 태양 전지판(120)과 접촉하도록 설치되어 상기 태양 전지판(120)의 열을 전달받으므로, 상기 태양 전지판(120)과 거의 같은 온도를 유지한다고 볼 수 있다. 상기 흡열판(170)이 구비되지 않는 경우, 상기 온도 센서(180)는 상기 태양 전지판(120)의 측부 또는 하부에 설치된다. 위와 같이 설치된 상기 온도 센서(180)는 상기 태양 전지의 온도를 직접 또는 상기 흡열판(170)을 통해 간접으로 측정한다.The temperature sensor 180 is installed on the heat absorbing plate 170 disposed around the solar panel 120 or under the solar panel 120. Here, the heat absorbing plate 170 is installed in contact with the solar panel 120 as shown in FIG. 4, and receives heat from the solar panel 120, so that the temperature of the heat absorbing plate 170 is about the same as that of the solar panel 120. It can be seen that to maintain. When the heat absorbing plate 170 is not provided, the temperature sensor 180 is installed at the side or the bottom of the solar panel 120. The temperature sensor 180 installed as described above measures the temperature of the solar cell directly or indirectly through the heat absorbing plate 170.
상기 냉각 수단은 상기 태양 전지판(120), 또는 상기 흡열판(170)과 상기 본체(110)의 바닥면 사이로 냉각용 유체를 강제로 유동시켜 상기 태양 전지판(120)을 냉각한다. 상기 냉각 수단은 상기 온도 센서(180)에서 측정한 태양 전지판(120)의 온도가 소정 온도 이상, 예를 들어 25℃ 이상이라면 강제로 냉각용 유체를 유동시켜 상기 태양 전지판(120)을 냉각함으로써 상기 태양 전지판(120)의 과열을 효과적으로 방지한다.The cooling means cools the solar panel 120 by forcibly flowing a cooling fluid between the solar panel 120 or the heat absorbing plate 170 and the bottom surface of the main body 110. The cooling means forcibly flows a cooling fluid to cool the solar panel 120 when the temperature of the solar panel 120 measured by the temperature sensor 180 is equal to or higher than a predetermined temperature, for example, 25 ° C. or higher. The overheating of the solar panel 120 is effectively prevented.
본 발명의 제1 실시예에 따른 태양 전지 모듈(100a)에서 상기 냉각 수단은, 도 3 내지 도 5에 도시된 바와 같이, 냉각액을 유동시키는 냉각 파이프(150)를 포함하여 이루어진다. 여기서, 상기 냉각액은 예를 들어 냉각수와 부동액의 혼합액으로 이루어질 수 있으며, 결빙의 우려가 없는 경우, 냉각수만으로 구성될 수도 있다. 상기 냉각 파이프(150)는 상기 흡열판(170)의 아래에 배치되어 상기 흡열판(170)과 열교환 한다. 상기 흡열판(170)이 구비되지 않는 경우, 상기 냉각 파이프(150)는 상기 태양 전지판(120)의 아래에 배치되어 상기 태양 전지판(120)과 열교환 한다.In the solar cell module 100a according to the first embodiment of the present invention, the cooling means includes a cooling pipe 150 for flowing the cooling liquid, as shown in FIGS. 3 to 5. In this case, the coolant may be, for example, a mixture of a coolant and an antifreeze, and may be composed of only coolant when there is no fear of freezing. The cooling pipe 150 is disposed under the heat absorbing plate 170 to exchange heat with the heat absorbing plate 170. When the heat absorbing plate 170 is not provided, the cooling pipe 150 is disposed under the solar panel 120 to exchange heat with the solar panel 120.
상기 냉각 파이프(150)는 상기 본체(110)의 바닥면과 상기 태양 전지판(120) 또는 흡열판(170) 사이의 이격 공간을 지나도록 설치되며, 양쪽 단부, 즉 입구와 출구는 도 3에 도시된 바와 같이 상기 본체(110)의 측면을 통해 외부로 노출된다. 여기서, 노출된 냉각 파이프(150)의 입구 및 출구는 비록 상세히 도시하지는 않았지만 그 직경이 서로 다르게 형성될 수 있다.The cooling pipe 150 is installed to pass through the space between the bottom surface of the main body 110 and the solar panel 120 or the heat absorbing plate 170, both ends, that is, the inlet and the outlet is shown in FIG. As it is exposed to the outside through the side of the main body 110. Here, the inlet and the outlet of the exposed cooling pipe 150 may be formed differently in diameter, although not shown in detail.
예를 들어, 상기 냉각 파이프(150)의 단부 중 입구, 즉 도 3 및 도 5의 도면 아래쪽에 위치한 쪽은 외경이 작게 형성되고, 상기 냉각 파이프(150)의 단부 중 출구, 즉 도 3 및 도 5의 도면 위쪽에 위치한 쪽은 내경이 크게 형성될 수 있다. 그러면, 두 개의 태양 전지 모듈(100a)을 직렬로 연결하였을 때 각 태양 전지 모 듈(100a)의 냉각 파이프(150)가 별도의 연결구 없이도 상호 끼워져 고정될 수 있다. 냉각액의 누출을 방지하기 위해, 두 개의 냉각 파이프(150)의 연결 부분에는 씰링(미도시)이 개재될 수 있다.For example, the inlet of the end of the cooling pipe 150, that is, the lower side of the drawing in FIGS. 3 and 5 has a smaller outer diameter, and the outlet of the end of the cooling pipe 150, that is, FIGS. 3 and 5. 5, the inner diameter of the side located above the drawing may be large. Then, when the two solar cell modules 100a are connected in series, the cooling pipes 150 of each solar cell module 100a may be inserted into and fixed without a separate connector. In order to prevent leakage of the cooling liquid, a sealing (not shown) may be interposed between the connection portions of the two cooling pipes 150.
도 5에 도시된 바와 같이 상기 냉각 파이프(150)와 상기 흡열판(170)은 모듈화되어 제작될 수 있다. 상기 흡열판(170)과 냉각 파이프(150)를 각각 한쌍으로 분리시켜 구성한 것은, 상기 본체(110)의 두께를 얇게 하고 복사열을 빠르게 흡수할 수 있도록 하기 위한 것으로, 조립식 모듈화로 제조 비용이 절감되고, 태양 전지 모듈(100a)의 가로 확장을 용이하게 해준다.As shown in FIG. 5, the cooling pipe 150 and the heat absorbing plate 170 may be modularized and manufactured. The heat absorbing plate 170 and the cooling pipe 150 are separated from each other in a pair so as to reduce the thickness of the main body 110 and quickly absorb radiant heat. To facilitate the horizontal expansion of the solar cell module (100a).
한편, 상기 냉각 파이프(150)를 흐르는 냉각액을 강제로 유동시키도록 상기 냉각 수단에는 펌프(331)(도 15 참조)가 더 구비될 수 있다. 상기 펌프(331)는 상기 냉각 파이프(150)와 연통되게 설치되며, 상기 태양 전지판(120)의 온도가 소정 온도 이상일 때 작동함으로써 상기 냉각 파이프(150)에 상기 냉각액을 강제로 유동시킨다.On the other hand, the cooling means may be further provided with a pump 331 (see Fig. 15) in the cooling means to flow the cooling liquid flowing through the 150. The pump 331 is installed in communication with the cooling pipe 150 and is operated when the temperature of the solar panel 120 is greater than or equal to a predetermined temperature to forcibly flow the cooling liquid to the cooling pipe 150.
상기 본체(110)의 측면에는 도 3에 도시된 바와 같이 전원 접속구(140)가 구비된다. 상기 전원 접속구(140)는 상기 태양 전지판(120)과 전기적으로 연결된 상기 전기 출력 단자(141)와 상기 온도 센서(180)와 전기적으로 연결된 센서 출력 단자(143)를 포함하여 이루어진다. 상기 전원 접속구(140)는 서로 대향되는 본체(110)의 두 측면에 각각 형성된다. 즉, 도 3의 경우, 도면의 아래쪽에 위치한 본체(110)의 측면과 도면의 위쪽에 위치한 본체(110)의 측면에 각각 전원 접속구(140)가 구비된다.Side of the main body 110 is provided with a power connector 140 as shown in FIG. The power connector 140 includes the electrical output terminal 141 electrically connected to the solar panel 120 and a sensor output terminal 143 electrically connected to the temperature sensor 180. The power connector 140 is formed on two side surfaces of the main body 110 facing each other. That is, in the case of Figure 3, the power supply port 140 is provided on the side of the main body 110 located in the lower side of the figure and the side of the main body 110 located in the upper part of the figure.
상기 전원 접속구(140) 중 도 3의 아래쪽에 위치한 것은 예를 들어 수(male) 접속구로 구성되고, 도 3의 위쪽에 위치한 것은 예를 들어 암(female) 접속구로 구성될 수 있다. 물론, 이와 반대로 구성될 수도 있다. 그리고, 상기 전원 접속구(140)는 상호 접속시 접속 단자의 내구성을 높이기 위해 방수형으로 형성되는 것이 바람직하다.The lower portion of FIG. 3 of the power connector 140 may be configured as a male connector, for example, and the upper portion of FIG. 3 may be configured as a female connector. Of course, it can also be configured in the opposite way. In addition, the power connector 140 is preferably formed of a waterproof type to increase the durability of the connection terminal at the time of interconnection.
상기 전원 접속구(140)가 위와 같이 구성되면, 두 개의 태양 전지 모듈(100a)을 직렬로 연결하였을 때 각 태양 전지 모듈(100a)의 측면에 구비된 전원 접속구(140)들이 별도의 연결구 없이도 서로 끼워 맞춰져 전기적으로 연결될 수 있다. 이에 의해, 인접하게 배치된 두 개의 태양 전지 모듈(100a)의 온도 센서(180)와 태양 전지판(120)이 각각 전기적으로 연결된다. 위와 같은 구조는, 종래와는 달리 별도의 결선 작업을 할 필요가 없게 해주므로, 설치를 쉽게 해주고 설치 비용을 절감시켜 준다.When the power connector 140 is configured as described above, when the two solar cell modules 100a are connected in series, the power connector 140 provided on the side of each solar cell module 100a is inserted into each other without a separate connector. Can be adapted and electrically connected. As a result, the temperature sensors 180 and the solar panels 120 of two adjacently arranged solar cell modules 100a are electrically connected to each other. The structure as described above, unlike the conventional so that there is no need for a separate wiring work, it makes the installation easier and reduces the installation cost.
위와 같이 구성된 본 발명의 제1 실시예에 따른 태양 전지 모듈(100a)에 태양광이 입사되면, 상기 태양 전지판(120)의 태양 전지는 광전 효과에 의해 전기를 발생시키고, 발생된 전기는 상기 전원 접속구(140)의 전기 출력 단자(141)를 통해 외부로 출력된다. 상기 태양광에 의해 상기 태양 전지판(120)이 가열되는데, 가열된 태양 전지판(120)의 열은 상기 흡열판(170)을 통해 상기 냉각 파이프(150)로 전달된다.When sunlight is incident on the solar cell module 100a according to the first embodiment of the present invention configured as described above, the solar cell of the solar panel 120 generates electricity by a photoelectric effect, and the generated electricity is the power source. It is output to the outside through the electrical output terminal 141 of the connector 140. The solar panel 120 is heated by the sunlight, and heat of the heated solar panel 120 is transferred to the cooling pipe 150 through the heat absorbing plate 170.
상기 태양 전지판(120)이 소정 온도 이상 상승하면, 상기 냉각 수단이 작동하여 상기 냉각 파이프(150) 내로 냉각액이 흐른다. 이에 의해 상기 흡열판(170) 및 상기 태양 전지판(120)의 냉각이 가속화되어 상기 태양 전지판(120)의 과열 및 열화가 방지된다. 그러므로, 상기 태양 전지판(120)은 항상 최적의 온도에서 높은 효율로 발전하게 된다.When the solar panel 120 rises above a predetermined temperature, the cooling means is operated to flow a cooling liquid into the cooling pipe 150. As a result, the cooling of the heat absorbing plate 170 and the solar panel 120 is accelerated to prevent overheating and deterioration of the solar panel 120. Therefore, the solar panel 120 will always generate high efficiency at the optimum temperature.
상기 냉각 파이프(150)에서 열교환되어 가열된 냉각액은 추후 열이 회수되어 온수 공급이나 난방용으로 이용될 수 있다. 이와 관련해서는 도 15 및 도 16을 참조하여 좀더 상세히 설명할 것이다.The coolant heated by heat exchange in the cooling pipe 150 may be used for hot water supply or heating by recovering heat later. This will be described in more detail with reference to FIGS. 15 and 16.
위에서 설명한 본 발명의 제1 실시예에 따른 태양 전지 모듈(100a)는 상기 냉각 수단이 수냉식으로 구성된 반면 도 6 및 도 7에 도시된 제2 실시예에 따른 태양 전지 모듈(100b)는 상기 냉각 수단이 공냉식으로 구성된다. 이하에서는 제2 실시예에 따른 태양 전지 모듈(100b)에 대해 도 6 및 도 7을 참조하여 좀더 상세히 설명한다. 참고로, 도 6은 본 발명의 제2 실시예에 따른 태양 전지 모듈을 나타낸 사시도이고, 도 7은 도 6의 B-B'선 단면도이다.The solar cell module 100a according to the first embodiment of the present invention described above has the cooling means configured to be water-cooled, while the solar cell module 100b according to the second embodiment shown in FIGS. 6 and 7 has the cooling means. It is air cooled. Hereinafter, the solar cell module 100b according to the second embodiment will be described in more detail with reference to FIGS. 6 and 7. For reference, FIG. 6 is a perspective view illustrating a solar cell module according to a second embodiment of the present invention, and FIG. 7 is a cross-sectional view taken along line BB ′ of FIG. 6.
도 6 및 도 7에 도시된 바와 같이 본 발명의 제2 실시예에 따른 태양 전지 모듈(100b)은 상기 냉각 수단이 공냉식으로 구성된 것을 제외하고는 다른 구성 요소의 구조 및 역할은 상기 제1 실시예에 따른 태양 전지 모듈(100a)의 그것과 실질적으로 동일하다. 따라서, 상기 냉각 수단의 구성에 대해서만 차이점을 중심으로 설명한다.As shown in FIGS. 6 and 7, the solar cell module 100b according to the second embodiment of the present invention has a structure and a role of other components except that the cooling means is air-cooled. Is substantially the same as that of the solar cell module 100a. Therefore, only the structure of the said cooling means is demonstrated centering on difference.
제2 실시예에 따른 태양 전지 모듈(100b)에서 상기 냉각 수단은 도 6 및 도 7에 도시된 바와 같이 통풍 유로(151)와 냉각 핀(171)을 포함하여 이루어진다. 상기 통풍 유로(151)는 상기 본체(110)의 바닥면과 상기 태양 전지판(120) 또는 상기 흡열판(170) 사이의 이격 공간으로 확보되는데, 이를 위해 상기 이격 공간에는 단열재 등이 충진되지 않는다. 상기 통풍 유로(151)는 상기 본체(110)의 측면에 입구와 출구가 마련되므로 외부의 공기가 내부를 지나 다시 외부로 배출된다.In the solar cell module 100b according to the second embodiment, the cooling means includes a ventilation passage 151 and a cooling fin 171 as shown in FIGS. 6 and 7. The ventilation passage 151 is secured as a space between the bottom surface of the main body 110 and the solar panel 120 or the heat absorbing plate 170. For this purpose, the insulating space is not filled in the space. The ventilation passage 151 is provided with an inlet and an outlet on the side of the main body 110, the outside air is discharged to the outside again through the inside.
위와 같이 상기 통풍 유로(151)가 구비되면, 상기 지붕 및 상기 본체(110)의 바닥면에 전해진 열이 상기 태양 전지판(120)에 전해지는 것을 최소화할 수 있다. 이에 더해, 상기 통풍 유로(151)를 지나는 냉각 공기가 상기 태양 전지판(120) 또는/및 상기 흡열판(170)을 냉각시키므로 상기 태양 전지판(120)의 과열이 효과적으로 방지된다.When the ventilation passage 151 is provided as described above, heat transmitted to the roof and the bottom surface of the main body 110 may be minimized from being transmitted to the solar panel 120. In addition, since the cooling air passing through the ventilation passage 151 cools the solar panel 120 or / and the heat absorbing plate 170, overheating of the solar panel 120 is effectively prevented.
상기 냉각 핀(171)은, 상기 태양 전지판(120) 또는 상기 흡열판(170)의 방열 효과를 증대시키기 위한 것으로, 도 6 및 도 7에 도시된 바와 같이 상기 태양 전지판(120)에서 아래로 다수가 연장된다. 상기 흡열판(170)이 구비되는 경우, 상기 냉각 핀(171)은 상기 흡열판(170)에서 아래로 다수가 연장된다. 이와 같이 상기 태양 전지판(120) 또는 상기 흡열판(170)에서 연장된 다수의 냉각 핀(171)은 상기 통풍 유로(151)에 배치된다. 따라서, 상기 태양 전지판(120)의 열은 상기 냉각 핀(171)을 통해 넓은 면적에서 상기 통풍 유로(151)를 지나는 냉각 공기와 열교환한다. 이에 의해 상기 태양 전지판(120)이 신속하게 냉각되고, 따라서 상기 태양 전지판(120)의 과열 및 열화를 효과적으로 방지할 수 있다.The cooling fin 171 is to increase the heat dissipation effect of the solar panel 120 or the heat absorbing plate 170, and as shown in FIGS. 6 and 7 down the plurality of solar panels 120 Is extended. When the heat absorbing plate 170 is provided, a plurality of the cooling fins 171 extend downward from the heat absorbing plate 170. As described above, the plurality of cooling fins 171 extending from the solar panel 120 or the heat absorbing plate 170 are disposed in the ventilation passage 151. Therefore, the heat of the solar panel 120 exchanges heat with the cooling air passing through the ventilation passage 151 in a large area through the cooling fin 171. As a result, the solar panel 120 is rapidly cooled, and thus, overheating and deterioration of the solar panel 120 can be effectively prevented.
본 발명의 제2 실시예에 따른 태양 전지 모듈(100b)에서 상기 냉각 수단은 송풍팬(335)(도 16 참조)을 더 포함하여 이루어질 수 있다. 상기 송풍팬(335)은 상기 통풍 유로(151)와 연통되게 구비되며, 상기 태양 전지판(120)의 온도가 소정 온 도 이상일 때, 상기 통풍 유로(151)에 공기를 강제로 유동시킨다. 따라서, 상기 태양 전지판(120)이 과열되어 태양 전지의 발전 효율이 저하되는 것과 태양 전지판(120)이 열화되는 것을 효과적으로 방지할 수 있다.In the solar cell module 100b according to the second embodiment of the present invention, the cooling means may further include a blowing fan 335 (see FIG. 16). The blower fan 335 is provided in communication with the ventilation passage 151, and when the temperature of the solar panel 120 is greater than or equal to a predetermined temperature, air is forcedly flowed into the ventilation passage 151. Therefore, it is possible to effectively prevent the solar panel 120 from being overheated to lower the power generation efficiency of the solar cell and the deterioration of the solar panel 120.
상기 태양 전지판(120)을 제1 실시예와 같이 수냉식으로 냉각할 것인가, 아니면 제2 실시예와 같이 공냉식으로 냉각할 것인가는 본 발명에 따른 태양 전지 모듈(100a, 100b)이 설치되는 지역의 기후 환경과 일사량 등에 따라 적합한 것으로 채택하면 된다. 이때, 상기 태양 전지판(120)을 냉각한 후 데워진 냉각 유체의 열 회수 및 사용 여부, 그리고 사용 방법 등도 고려되는 것이 좋다.Whether the solar panel 120 is cooled by water cooling like the first embodiment or by air cooling like the second embodiment is the climate of the region where the solar cell modules 100a and 100b according to the present invention are installed. What is necessary is just to adopt according to environment, solar radiation, etc. At this time, the heat recovery and use of the cooling fluid warmed after cooling the solar panel 120, and how to use may also be considered.
위에서는 상기 태양 전지판(120)이 상기 본체(110)의 바닥면에 대해 평행하게 배치된 예가 설명되었다. 이 경우, 상기 태양 전지판(120)은 상기 태양 전지 모듈(100a, 100b)이 지붕에 설치되었을 때 지붕의 경사와 동일한 경사로 배치된다. 일반적으로 가장 바람직한 태양 전지 모듈의 설치 방향은 일사량이 제일 많은 정남향인데, 건물의 지붕이 정남향으로 배치되지 않은 경우, 상기 태양 전지판(120)이 받는 일사량은 감소 될 수밖에 없으며, 이에 의해 발전 능력이 저하된다.In the above, an example in which the solar panel 120 is disposed parallel to the bottom surface of the main body 110 has been described. In this case, the solar panel 120 is disposed at the same slope as the slope of the roof when the solar cell modules 100a and 100b are installed on the roof. In general, the installation direction of the most preferable solar cell module is the south facing the highest amount of solar radiation, when the roof of the building is not arranged in the south facing, the solar radiation received by the solar panel 120 is bound to be reduced, thereby reducing the power generation capacity do.
이와 같이 정남향을 바라보지 않는 건물에 태양 전지 모듈을 설치하기 위해 종래에는 지붕으로부터 돌출된 빔 구조물을 지붕에 세우고 태양 전지 모듈을 그 위에 장착하는 방법이 사용되었다. 그러나, 이러한 장착 구조는 건물의 미관을 해칠 뿐만 아니라 강풍 등 자연재해에 취약한 단점이 있다. Thus, in order to install a solar cell module in a building that does not face the south facing, a method of mounting a solar cell module on the roof and a beam structure protruding from the roof have been conventionally used. However, such a mounting structure not only hurts the aesthetics of the building but also has a disadvantage of being vulnerable to natural disasters such as strong winds.
본 발명의 제3 실시예에 따른 태양 전지 모듈(100c)은 이러한 문제를 해결해준다. 제3 실시예에 따른 태양 전지 모듈(100c)은 도 8 및 도 9에 잘 도시되어 있 는데, 이하에서는 이들 도면을 참조하여 좀더 상세히 설명한다. 참고로, 도 8은 본 발명의 제3 실시예에 따른 태양 전지 모듈을 나타낸 사시도이고, 도 9는 도 8의 C-C'선 단면도이다.The solar cell module 100c according to the third embodiment of the present invention solves this problem. The solar cell module 100c according to the third embodiment is well illustrated in FIGS. 8 and 9, which will be described below in more detail with reference to these drawings. For reference, FIG. 8 is a perspective view illustrating a solar cell module according to a third embodiment of the present invention, and FIG. 9 is a cross-sectional view taken along the line CC ′ of FIG. 8.
도 8 및 도 9에 도시된 바와 같이 본 발명의 제3 실시예에 따른 태양 전지 모듈(100c)의 태양 전지판(120)은 상기 본체(110)의 바닥면에 대해 소정 방향으로 소정 각도 경사지게 배치된다. 즉, 상기 본체(110)의 상부에 상기 태양 전지판(120)의 한쪽이 들어올려지게 지지하는 경사 지지부(117)가 구비되고, 상기 경사 지지부(117)에 상기 태양 전지판(120)이 지지되며, 이에 의해 상기 태양 전지판(120)이 수평면에 대해 경사지게 배치되는 것이다. 여기서, 태양 전지판(120)을 경사지게 배치하기 위한 경사 지지부(117)를 제외한 다른 구성들은 도 3 내지 도 5를 참조하여 설명한 제1 실시예에 따른 태양 전지 모듈(100a) 또는 도 6 및 도 7을 참조하여 설명한 제2 실시예에 따른 태양 전지 모듈(100b)의 그것과 실질적으로 같다. 따라서, 이에 대한 부가적인 설명은 생략한다.8 and 9, the solar panel 120 of the solar cell module 100c according to the third embodiment of the present invention is disposed to be inclined at a predetermined angle with respect to the bottom surface of the main body 110. . That is, an inclined support part 117 is provided on the main body 110 to support one side of the solar panel 120 to be lifted up, and the solar panel 120 is supported by the inclined support part 117. As a result, the solar panel 120 is disposed to be inclined with respect to the horizontal plane. Here, the other components except for the inclined support portion 117 for arranging the solar panel 120 inclined, the solar cell module 100a according to the first embodiment described with reference to FIGS. 3 to 5 or 6 and 7 It is substantially the same as that of the solar cell module 100b according to the second embodiment described with reference. Therefore, further description thereof is omitted.
위와 같이 태양 전지판(120)이 경사지게 배치된 상기 태양 전지 모듈(100c)은, 건물의 지붕에 설치되었을 때 상기 지붕의 경사와 다른 경사로 배치된다. 따라서, 상기 태양 전지판(120)의 경사 방향과 경사 각도를 적절히 선택하면, 정남향을 바라보지 않는 건물의 지붕에도 상기 태양 전지판(120)이 정남향을 바라보도록 상기 태양 전지 모듈(100c)을 설치할 수 있다. 그러면, 설치된 태양 전지 모듈(100c)이 건물과 조화를 이룰 뿐만 아니라 강풍의 영향도 적게 받고 일사량을 늘려 발전 출력을 최대화할 수 있게 된다.As described above, the solar cell module 100c in which the solar panel 120 is disposed to be inclined is disposed at an inclination different from that of the roof when installed on the roof of the building. Therefore, when the inclination direction and the inclination angle of the solar panel 120 are properly selected, the solar cell module 100c may be installed on the roof of the building that does not face the south facing so that the solar panel 120 faces the south facing. . Then, the installed solar cell module 100c can not only be in harmony with the building but also be less affected by strong winds and increase the amount of solar radiation, thereby maximizing power generation output.
이에 더해, 건물의 지붕 패널의 경사각(보통 15°-30°)과 상기 태양 전지판(120)의 고유 경사각(예: 한쪽 방향으로 15°-45°) 때문에 상기 태양 전지판(120)의 경사도가 증가하므로, 먼지나 적설이 상기 태양 전지판(120)에 축적되기 어렵고 축적된 먼지 등도 비나 바람에 의해 쉽게 씻길 수 있다. 이와 같이 태양 전지판(120)의 오염을 줄일 수 있어 발전 출력의 향상을 기대할 수 있다.In addition, the inclination of the solar panel 120 increases due to the inclination angle of the roof panel of the building (usually 15 ° -30 °) and the inherent inclination angle of the solar panel 120 (eg 15 ° -45 ° in one direction). Therefore, dust or snow is hard to accumulate in the solar panel 120, and the accumulated dust and the like can be easily washed by rain or wind. In this way, the pollution of the solar panel 120 can be reduced, and an improvement in power generation output can be expected.
한편, 본 발명에서는 상기 태양 전지판(120)을 보호하고 오염을 방지하며 채광량을 증대시킬 수 있는 개선된 구조의 태양 전지 모듈(100d, 100e)도 함께 개시한다. 이하에서는 도 10 내지 도 13을 참조하여 본 발명의 제4 실시예에 따른 태양 전지 모듈(100d) 및 본 발명의 제5 실시예에 따른 태양 전지 모듈(100e)에 대해 간단히 설명한다. 참고로, 도 10은 본 발명의 제4 실시예에 따른 태양 전지 모듈을 나타낸 사시도이고, 도 11은 도 10의 D-D'선 단면도이다. 그리고, 도 12는 본 발명의 제5 실시예에 따른 태양 전지 모듈을 나타낸 사시도이고, 도 13은 도 12의 E-E'선 단면도이다.On the other hand, the present invention also discloses a solar cell module (100d, 100e) of the improved structure that can protect the solar panel 120, prevent contamination and increase the amount of light. Hereinafter, the solar cell module 100d according to the fourth embodiment of the present invention and the solar cell module 100e according to the fifth embodiment of the present invention will be briefly described with reference to FIGS. 10 to 13. For reference, FIG. 10 is a perspective view illustrating a solar cell module according to a fourth embodiment of the present invention, and FIG. 11 is a cross-sectional view taken along line D-D ′ of FIG. 10. 12 is a perspective view illustrating a solar cell module according to a fifth exemplary embodiment of the present invention, and FIG. 13 is a cross-sectional view taken along line EE ′ of FIG. 12.
도 10 및 도 11에 도시된 바와 같이 본 발명의 제4 실시예에 따른 태양 전지 모듈(100d)에는 둥근 채광창(190a)이 구비된다. 상기 둥근 채광창(190a)은 도 3 내지 도 9를 참조하여 설명한 제1 내지 제3 실시예에 따른 태양 전지 모듈(100a, 100b, 100c)에 모두 적용될 수 있다. 상기 둥근 채광창(190a)을 제외한 다른 구성 요소의 구조 및 역할은 앞서 설명한 바와 실질적으로 같으므로 이하에서는 상기 둥근 채광창(190a)에 대해서만 설명한다.10 and 11, the solar cell module 100d according to the fourth embodiment of the present invention is provided with a round skylight 190a. The round skylight 190a may be applied to all of the solar cell modules 100a, 100b, and 100c according to the first to third embodiments described with reference to FIGS. 3 to 9. Since the structure and role of other components except for the round skylight 190a are substantially the same as described above, only the round skylight 190a will be described below.
상기 둥근 채광창(190a)은 저철분 강화 유리를 그 측단면이 반원 또는 타원 이 되도록 둥글게 휘어서 성형한 후, 그 양쪽 측면에 평판형의 저철분 강화 유리를 부착하여 제작한다. 둥근 채광창(190a)의 하단 또한 저철분 강화 유리로 밀폐하여 그 내부가 진공 상태로 되도록 할 수도 있다. 물론, 상기 둥근 채광창(190a)은 하부가 개방된 상태로 사용될 수도 있을 것이다. 상기 둥근 채광창(190a)은 곡면 구조로 이루어져 평판형에 비해서 굵은 우박의 충돌과 같은 외부 충격에 강하고 따라서 얇은 두께로 제작하는 것이 가능하여 무게가 가볍다.The round skylight 190a is formed by bending the low iron tempered glass roundly so that its side surface becomes a semicircle or an ellipse, and then attaching the flat low iron tempered glass to both sides thereof. The lower end of the round skylight 190a may also be sealed with low iron tempered glass so that the inside thereof may be in a vacuum state. Of course, the round skylight 190a may be used with the lower part opened. The round skylight 190a has a curved structure, which is strong in external impacts such as collision of heavy hailstones compared to a flat plate shape, and thus, may be manufactured in a thin thickness, and thus light in weight.
위와 같은 형상을 가진 둥근 채광창(190a)은 도 10 및 도 11에 도시된 바와 같이 상기 태양 전지판(120) 위에 배치되며, 상기 태양 전지판(120)을 복개하고 밀폐하여 외기와 접촉하는 것을 방지한다. 상기 둥근 채광창(190a)은 외면이 둥글기 때문에 그 위에 먼지나 눈이 쌓이기 어렵고, 쌓인 먼지나 눈도 바람이나 비 등에 의해 쉽게 제거될 수 있다. 따라서, 상기 둥근 채광창(190a)은 평판형으로 형성되어 상기 태양 전지판(120)을 복개하는 일반적인 평판형 채광창(130)에 비해 태양 전지판(120)의 오염 및 이에 따른 발전 능력의 저하를 줄일 수 있다. 참고로, 도 10 및 도 11에 도시된 구조의 경우, 상기 태양 전지판(120) 위에 배치되는 일반적인 평판형 채광창(130)은 구비되지 않아도 좋다. 위와 같이 둥근 채광창(190a)이 구비된 태양 전지 모듈(100d)은 황사 먼지나 대기 오염 및 적설이 빈발한 지역에서의 충분한 일사량 확보에 적합하다.The round skylight 190a having the above shape is disposed on the solar panel 120 as shown in FIGS. 10 and 11, and covers the solar panel 120 to prevent contact with the outside air. Since the round skylight 190a has a round outer surface, it is difficult to accumulate dust or snow thereon, and the accumulated dust or snow can be easily removed by wind or rain. Accordingly, the round skylight 190a may be formed in a flat plate shape to reduce pollution of the solar panel 120 and a decrease in power generation capacity thereof, compared to a general flat skylight 130 covering the solar panel 120. . For reference, in the structure illustrated in FIGS. 10 and 11, the general flat skylight 130 disposed on the solar panel 120 may not be provided. The solar cell module 100d provided with the round skylight 190a as described above is suitable for securing a sufficient amount of insolation in an area of yellow dust or air pollution and snow.
위에서 설명한 바와 같이, 도 10 및 도 11에 구비된 둥근 채광창(190a)은 태양 전지판(120)의 오염을 방지하여 태양 전지판(120)에 입사되는 일사량을 확보해준다. 도 12 및 도 13에 도시된 제5 실시예에 따른 태양 전지 모듈(100e)의 둥근 채광창(190b)은 이에 더해 태양광을 상기 태양 전지판(120)에 집광시켜 일사량을 늘려준다. 이하에서는 이에 대해 좀더 자세히 설명한다.As described above, the round skylight 190a provided in FIGS. 10 and 11 prevents contamination of the solar panel 120, thereby securing the amount of solar radiation incident on the solar panel 120. 12 and 13, the round skylight 190b of the solar cell module 100e according to the fifth embodiment increases the amount of solar radiation by condensing sunlight on the solar panel 120. This will be described in more detail below.
상기 제5 실시예의 둥근 채광창(190b)은 반 원통형으로 형성되는 것이 바람직한데, 이는 태양광을 모듈의 중앙부에 배치된 태양 전지판(120)에 효과적으로 집광할 수 있도록 하기 위한 것이다. 그리고, 상기 제5 실시예의 둥근 채광창(190b)은 제4 실시예의 둥근 채광창(190a)과 외형은 유사하나, 상기 태양 전지판(120)을 바라보는 안쪽면(191)이 가공된 프레넬 렌즈(Fresnel lens) 형태로 이루어진 점이 다르다. 참고로, 공지된 일반적인 프레넬 렌즈는, 두께를 줄이기 위하여 렌즈의 면을 몇 개의 띠 모양으로 나뉘게 가공함으로써 각 띠에 프리즘 작용을 가지게 하여 수차(收差)를 작게 한 것이다.The round skylight 190b of the fifth embodiment is preferably formed in a semi-cylindrical shape, in order to effectively collect the sunlight on the solar panel 120 disposed at the center of the module. The round skylight 190b of the fifth embodiment has a similar appearance to the round skylight 190a of the fourth embodiment, but has a fresnel lens processed with an inner surface 191 facing the solar panel 120. It is different in the form of lens. For reference, a known general Fresnel lens is to reduce the aberration by giving a prism action to each band by processing the lens surface divided into several bands in order to reduce the thickness.
반 원통형인 둥근 채광창(190b)의 안쪽면(191)은 도 12 및 도 13에 도시된 바와 같이 여러 개의 띠가 형성되도록 계단식으로 제거하여 가공된다. 그러면, 상기 둥근 채광창(190b)을 통과하는 빛이 상기 가공된 안쪽면(191)에 의해 굴절되면서 상기 본체(110)의 상부 중앙으로 집중된다. 그리고, 상기 태양 전지판(120)의 표면에서 반사되어 외부로 나가는 태양광의 일부도 상기 둥근 채광창(190b)의 가공된 안쪽면(191)에서 반사되어 다시 상기 태양 전지판(120)으로 입사된다. 따라서, 이러한 구조에 의하면 태양 전지판(120)의 발전 능력이 향상된다.The inner surface 191 of the semi-cylindrical round skylight 190b is stepwise removed and processed to form several bands, as shown in FIGS. 12 and 13. Then, the light passing through the round skylight 190b is refracted by the processed inner surface 191 and concentrated at the upper center of the main body 110. In addition, a part of the sunlight reflected from the surface of the solar panel 120 and exiting to the outside is also reflected from the processed inner surface 191 of the round skylight 190b and is incident to the solar panel 120 again. Therefore, according to this structure, the power generation capability of the solar panel 120 is improved.
상기와 같이 프레넬 렌즈 형태로 이루어진 상기 둥근 채광창(190b)은, 위에서 설명한 바와 같이, 입사된 태양광을 상기 본체(110)의 상부 중앙으로 집중시켜 주므로, 상기 태양 전지판(120)의 크기를 도 12 및 도 13과 같이 줄일 수 있게 해 준다. 즉, 상기 태양 전지판(120)을 상기 본체(110)의 상면 중앙에만 배치하더라도 프레넬 렌즈 형태로 이루어진 둥근 채광창(190b)의 집광 및 반사 작용에 의해 충분한 발전량을 얻을 수 있기 때문에 태양 전지판(120)의 크기를 줄여 고가의 재료인 태양 전지의 사용량을 절감하는 것이 가능해지는 것이다.As described above, the round skylight 190b having the shape of a Fresnel lens concentrates the incident sunlight toward the upper center of the main body 110, thereby illustrating the size of the solar panel 120. 12 and as shown in FIG. That is, even if the solar panel 120 is disposed only at the center of the upper surface of the main body 110, since a sufficient amount of power generation can be obtained by condensing and reflecting the round skylight 190b having a Fresnel lens shape, the solar panel 120 may be obtained. By reducing the size of the solar cell, it becomes possible to reduce the amount of expensive solar cells.
이와 같이 종래보다 축소된 크기로 배치된 상기 태양 전지판(120)의 양쪽에, 도 12 및 도 13에 도시된 바와 같이, 반사판(195)을 각각 설치하면 상기 태양 전지판(120)의 발전 능력을 더욱 향상시킬 수 있다. 즉, 도 13에 도시된 바와 같이 상기한 반 원통형의 둥근 채광창(190b)을 통과하거나 상기 둥근 채광창(190b)의 안쪽면(191)에서 반사된 후 상기 태양 전지판(120)을 벗어난 위치에 입사된 태양광이 상기 반사판(195) 및 상기 둥근 채광창(190b)의 안쪽면(191)에서 반사되어 상기 태양 전지판(120)에 입사되므로, 상기 태양 전지판(120)의 발전 능력이 향상되는 것이다.As described above, as shown in FIGS. 12 and 13, reflecting plates 195 are provided on both sides of the solar panel 120 arranged in a smaller size than in the related art, thereby further improving the power generation capability of the solar panel 120. Can be improved. That is, as shown in FIG. 13, the light penetrates the semi-cylindrical round skylight 190b or is reflected from the inner surface 191 of the round skylight 190b and then enters a position outside the solar panel 120. Since sunlight is reflected from the inner surface 191 of the reflective plate 195 and the round skylight 190b and is incident on the solar panel 120, the power generation capability of the solar panel 120 is improved.
위에서 설명된 바와 같이 구성된 본 발명의 제1 내지 제5 실시예에 따른 태양 전지 모듈(100a, 100b, 100c, 100d, 100e: 이하 100으로 통칭)은 도 14에 도시된 바와 같이 건물의 지붕 패널(200)에 직접 장착된다. 일반적으로 지붕 패널(200)은 성형 강판 사이에 우레탄 등의 단열재(230)가 발포되어 형성되는데, 그 상면(220)에는 강도 보강을 위한 다수의 보강 리브(210)가 돌출된다. 본 발명에 따른 태양 전지 모듈(100)에서 본체(110)의 바닥면은 이미 설명한 바와 같이 'W'자형 굴곡을 가지므로, 도 14에 도시된 바와 같이 상기 결합홈(115)에 상기 보강 리브(210)가 끼워지도록 배치한 후, 나사 등의 방수형 체결 부재(119)를 상기 고정 플랜지(111)의 고정구(113)를 관통시켜 상기 지붕 패널(200)에 고정하면 상기 태양 전지 모듈(100)이 상기 지붕 패널(200)에 안정적으로 장착된다. 각 태양 전지 모듈(100)은 도 15 및 도 16에 도시된 바와 같이 상기 전원 접속구(140)가 서로 접속되도록 직렬로 배치되며, 이때, 상기 냉각 파이프(150) 또는 통풍 유로(151)도 서로 연결된다.The solar cell modules 100a, 100b, 100c, 100d, and 100e (hereinafter collectively referred to as 100) according to the first to fifth embodiments of the present invention configured as described above are illustrated in FIG. 14. 200 directly mounted. In general, the roof panel 200 is formed by foaming a heat insulating material 230 such as urethane between the steel sheet, the upper surface 220, a plurality of reinforcing ribs 210 for strength reinforcement protrudes. In the solar cell module 100 according to the present invention, since the bottom surface of the main body 110 has a 'W'-shaped bend as described above, the reinforcing ribs are formed in the coupling groove 115 as shown in FIG. 14. After the 210 is disposed to fit, the solar cell module 100 may be secured to the roof panel 200 by passing the waterproof fastening member 119 such as a screw through the fixture 113 of the fixing flange 111. The roof panel 200 is stably mounted. Each solar cell module 100 is arranged in series such that the power connector 140 is connected to each other, as shown in FIGS. 15 and 16, wherein the cooling pipe 150 or the ventilation passage 151 is also connected to each other. do.
상기 태양 전지 모듈(100)이 설치될 건물의 지붕 패널에 상기 보강 리브(210)이 구비되지 않은 경우, 즉 지붕 패널의 상면이 평평한 경우, 비록 도시하지는 않았지만, 상기 지붕 패널의 상면에 빔 형태의 긴 보강 프레임을 소정 간격으로 배열하고 고정하여 돌출부를 형성하고, 상기 본체(110)를 돌출부 역할을 하는 상기 보강 프레임을 이용하여 고정하면 된다. 이러한 경우라도, 상기 태양 전지 모듈(100)은 지붕으로부터 이격되지 않으므로, 미관의 훼손이나 강풍에 약한 문제는 야기되지 않는다.When the reinforcing rib 210 is not provided in the roof panel of the building in which the solar cell module 100 is to be installed, that is, when the top surface of the roof panel is flat, although not shown, a beam shape is formed on the top surface of the roof panel. Long reinforcement frames may be arranged and fixed at predetermined intervals to form protrusions, and the main body 110 may be fixed using the reinforcement frames serving as protrusions. Even in such a case, since the solar cell module 100 is not spaced apart from the roof, there is no problem of weakening of aesthetics or strong wind.
한편, 도 15 및 도 16은 각각 본 발명에 따른 태양 전지 모듈(100)을 이용한 태양 에너지 수집 장치의 구성을 개략적으로 보여준다. 도 15는 수냉식으로 구성된 상기 태양 전지 모듈(100a)이 적용된 태양 에너지 수집 장치를 보여주고, 도 16은 공냉식으로 구성된 태양 전지 모듈(100b)이 적용된 태양 에너지 수집 장치를 보여준다. 이하에서는 이들 실시예들에 대해 각각 도 15 및 도 16을 참조하여 설명한다.Meanwhile, FIGS. 15 and 16 schematically show the configuration of a solar energy collection device using the solar cell module 100 according to the present invention. FIG. 15 shows a solar energy collection device to which the solar cell module 100a configured as water cooling is applied, and FIG. 16 shows a solar energy collection device to which the solar cell module 100b configured as air cooling is applied. Hereinafter, these embodiments will be described with reference to FIGS. 15 and 16, respectively.
수냉식 태양 전지 모듈이 적용된 태양 에너지 수집 장치는, 도 15에 도시된 바와 같이, 전기 변환 장치(310), 방열 제어부(320, 330), 그리고 열회수부(332, 340, 350)를 포함하여 이루어진다.As illustrated in FIG. 15, the solar energy collecting device to which the water-cooled solar cell module is applied includes an electric converter 310, heat dissipation controllers 320 and 330, and heat recovery units 332, 340, and 350.
상기 전기 변환 장치(310)는, 상기 태양 전지판(120)과 전기적으로 연결되어 상기 태양 전지판(120)에서 발전된 전기를 상용 전원으로 변환하며, 상기 방열 제어부(320, 330)는 상기 온도 센서(180)에서 감지된 온도가 소정 온도 이상인 경우 상기 냉각 수단을 구동시킨다.The electrical converter 310 is electrically connected to the solar panel 120 to convert the electricity generated in the solar panel 120 to commercial power, the heat dissipation control unit 320, 330 is the temperature sensor 180 In the case where the detected temperature is greater than or equal to a predetermined temperature, the cooling means is driven.
상기 방열 제어부(320, 330)는 도 15에 도시된 바와 같이 상기 온도 센서(180)와 연결된 온도 검지기(320), 그리고 상기 온도 검지기(320) 및 상기 펌프(331)와 전기적으로 연결되어 검지된 온도가 소정 온도 이상이면 상기 펌프(331)를 작동시키는 열교환 제어기(330)를 포함하여 이루어진다. 상기 열교환 제어기(330)에 의해 상기 펌프(331)가 구동하면 파이프 라인(155)과 상기 냉각 파이프(150)를 통해 냉각액이 강제 유동되고 이에 따라 상기 태양 전지판(120)이 냉각되어 상기 태양 전지판(120)의 과열방지는 물론 열화발생을 예방하여 태양전지의 내구성이 향상된다.As illustrated in FIG. 15, the heat dissipation controllers 320 and 330 are electrically connected to and detected by the temperature detector 320 and the temperature detector 320 and the pump 331 which are connected to the temperature sensor 180. If the temperature is higher than the predetermined temperature is made to include a heat exchange controller 330 for operating the pump 331. When the pump 331 is driven by the heat exchange controller 330, a coolant is forcedly flowed through the pipeline 155 and the cooling pipe 150. Accordingly, the solar panel 120 is cooled to cool the solar panel ( As well as preventing overheating of 120, the durability of the solar cell is improved by preventing deterioration.
상기 열회수부(332, 340, 350)는 상기 냉각액을 저장하는 냉각액 탱크(340), 상기 냉각액 탱크(340)와 연결된 온수 탱크(350) 및 상기 냉각액 탱크(340)와 상기 온수 탱크(350) 사이에 설치된 펌프(332)를 포함하여 이루어진다. 상기 냉각액 탱크(340)에 저장된 냉각액은 상기 펌프(331)에 의해 펌핑되어 상기 태양 전지판(120)을 냉각하면서 온도가 상승한 후 다시 상기 냉각액 탱크(340)로 회수된다. 따라서, 상기 냉각액 탱크(340) 내의 냉각액은 점점 온도가 상승한다. 이와 같이 온도가 상승된 냉각액의 열은, 직접 난방 등의 목적으로 사용될 수도 있겠으나, 상 기 온수 탱크(350)와 열교환된다. 이를 위해, 상기 냉각액 탱크(340) 내에는 상기 온수 탱크(350) 내의 물이 상기 냉각액 탱크(340) 내의 냉각액과 열교환하는 열교환기(미도시)가 구비되고, 상기 펌프(332)는 상기 온수를 상기 온수 탱크와 상기 열교환기를 오가도록 순환시킨다. 따라서, 상기 온수 탱크(350) 내의 온수가 가열되며, 가열된 온수는 난방이나 온수 공급 등의 목적으로 사용된다. 한편, 상기 냉각액 탱크(340) 내의 냉각액을 직접 난방 등의 목적으로 사용하는 경우, 상기 펌프(332)와 상기 온수 탱크(350)는 구비되지 않아도 좋을 것이다.The heat recovery parts 332, 340, and 350 may include a coolant tank 340 for storing the coolant, a hot water tank 350 connected to the coolant tank 340, and between the coolant tank 340 and the hot water tank 350. It includes a pump 332 installed in. The coolant stored in the coolant tank 340 is pumped by the pump 331 and the temperature is raised while cooling the solar panel 120, and then is recovered to the coolant tank 340 again. Therefore, the coolant in the coolant tank 340 is gradually raised in temperature. The heat of the coolant whose temperature is raised in this way may be used for the purpose of direct heating or the like, but is heat-exchanged with the hot water tank 350. To this end, a heat exchanger (not shown) in which the water in the hot water tank 350 exchanges heat with the coolant in the coolant tank 340 is provided in the coolant tank 340, and the pump 332 supplies the hot water. The hot water tank and the heat exchanger are circulated to and fro. Therefore, the hot water in the hot water tank 350 is heated, the heated hot water is used for the purpose of heating or hot water supply. On the other hand, when the coolant in the coolant tank 340 is used for the purpose of direct heating, the pump 332 and the hot water tank 350 may not be provided.
한편, 도 16에 도시된 태양 에너지 수집 장치는 수냉식이 적합치 않은 지역에 설치되는 것이 좋으며, 전기 변환 장치(310)와 방열 제어부(320, 330) 및 열회수부(360)를 포함하여 이루어진다. 여기서, 상기 전기 변환 장치(310)는 도 15를 참조하여 설명한 바와 같으므로 반복되는 설명은 생략한다.On the other hand, the solar energy collection device shown in Figure 16 is preferably installed in an area where water cooling is not suitable, and comprises an electric conversion device 310, the heat dissipation control unit 320, 330 and the heat recovery unit 360. Here, since the electric converter 310 is the same as described with reference to FIG. 15, repeated description thereof will be omitted.
상기 방열 제어부(320, 330)는 온도 검지기(320)와 열교환 제어기(330)를 포함하여 이루어진다. 상기 온도 검지기(320)와 열교환 제어기(330)의 역할은 15를 참조하여 설명한 것과 같다. 다만, 도 16의 실시예에서 상기 열교환 제어기(330)는 상기 통풍 유로(151)와 연결된 통풍 덕트(157)에 설치된 송풍기(335)의 작동을 제어한다. 따라서, 상기 태양 전지판(120)의 온도가 소정 온도 이상 올라가면, 상기 열교환 제어기(330)의 제어에 의해 상기 송풍팬(335)이 구동되고, 냉각 공기가 상기 통풍 유로(151)를 유동하면서 상기 태양 전지판(120)을 식혀준다.The heat dissipation controller 320 and 330 may include a temperature detector 320 and a heat exchange controller 330. The role of the temperature detector 320 and the heat exchange controller 330 is the same as described with reference to 15. However, in the embodiment of FIG. 16, the heat exchange controller 330 controls the operation of the blower 335 installed in the ventilation duct 157 connected to the ventilation passage 151. Therefore, when the temperature of the solar panel 120 rises above a predetermined temperature, the blowing fan 335 is driven by the control of the heat exchange controller 330, and cooling air flows through the ventilation flow path 151. Cool the panel 120.
태양 전지판(120)을 식히면서 가열된 공기는 외부로 배출될 수도 있겠으나, 도 16에 도시된 바와 같이 별도로 마련된 열회수부(360)로 회수될 수 있다. 상기 열회수부(360)는 냉각 공기를 저장하는 탱크로 구성될 수도 있고, 가열된 뜨거운 공기와 열교환하는 열교환기로 구성될 수도 있으며, 이들이 결합된 형태로 구성될 수도 있다. 즉, 상기 열회수부(360)는 상기 태양 전지판(120)을 식힌 후 가열된 공기의 열을 회수하여 난방이나 건조 등의 용도로 활용할 수 있다.The air heated while cooling the solar panel 120 may be discharged to the outside, but may be recovered by a heat recovery unit 360 provided separately as shown in FIG. 16. The heat recovery unit 360 may be configured as a tank for storing cooling air, a heat exchanger for exchanging heat with heated hot air, or a combination thereof. That is, the heat recovery unit 360 may recover the heat of the heated air after cooling the solar panel 120 may be used for heating or drying.
위에서 설명한 바와 같이 본 발명에 따른 지붕 패널용 태양 전지 모듈(100)과 이를 이용한 태양 에너지 수집 장치는, 태양 에너지를 이용하여 전기를 발전할 수 있을 뿐만 아니라 태양 전지의 냉각을 위해 사용되는 유체로부터 복사열을 회수하여 이용할 수도 있도록 구성된다. 따라서, 높은 에너지 생산성을 제공해 준다.As described above, the solar cell module 100 and the solar energy collecting device using the same according to the present invention can generate electricity using solar energy as well as radiant heat from a fluid used for cooling the solar cell. It can be configured to recover and use. Thus, it provides high energy productivity.
위에서 몇몇의 실시예가 예시적으로 설명되었음에도 불구하고, 본 발명이 이의 취지 및 범주에서 벗어남 없이 다른 여러 형태로 구체화될 있다는 사실은 해당 기술에 통상의 지식을 가진 이들에게는 자명한 것이다.Although some embodiments have been described above by way of example, it will be apparent to those skilled in the art that the present invention may be embodied in many other forms without departing from the spirit and scope thereof.
따라서, 상술된 실시예는 제한적인 것이 아닌 예시적인 것으로 여겨져야 하며, 첨부된 청구항 및 이의 동등 범위 내의 모든 실시예는 본 발명의 범주 내에 포함된다.Accordingly, the above-described embodiments should be considered as illustrative and not restrictive, and all embodiments within the scope of the appended claims and their equivalents are included within the scope of the present invention.
도 1은 종래의 태양 전지 모듈의 전면을 나타낸 사시도;1 is a perspective view showing a front surface of a conventional solar cell module;
도 2는 도 1의 태양 전지 모듈의 후면을 나타낸 사시도;FIG. 2 is a perspective view illustrating a rear surface of the solar cell module of FIG. 1; FIG.
도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 태양 전지 모듈을 나타낸 사시도;3 is a perspective view showing a solar cell module according to a first embodiment of the present invention;
도 4는 도 3의 A-A'선 단면도;4 is a cross-sectional view taken along the line AA ′ of FIG. 3;
도 5는 도 3의 태양 전지 모듈에 구비된 흡열판과 냉각 파이프를 나타낸 사시도;5 is a perspective view illustrating a heat absorbing plate and a cooling pipe provided in the solar cell module of FIG. 3;
도 6은 본 발명의 제2 실시예에 따른 태양 전지 모듈을 나타낸 사시도;6 is a perspective view showing a solar cell module according to a second embodiment of the present invention;
도 7은 도 6의 B-B'선 단면도;FIG. 7 is a cross-sectional view taken along line BB ′ of FIG. 6;
도 8은 본 발명의 제3 실시예에 따른 태양 전지 모듈을 나타낸 사시도;8 is a perspective view showing a solar cell module according to a third embodiment of the present invention;
도 9는 도 8의 C-C'선 단면도;FIG. 9 is a cross-sectional view taken along line CC ′ in FIG. 8; FIG.
도 10은 본 발명의 제4 실시예에 따른 태양 전지 모듈을 나타낸 사시도;10 is a perspective view showing a solar cell module according to a fourth embodiment of the present invention;
도 11은 도 10의 D-D'선 단면도;FIG. 11 is a cross-sectional view taken along a line D-D 'of FIG. 10;
도 12는 본 발명의 제5 실시예에 따른 태양 전지 모듈을 나타낸 사시도;12 is a perspective view showing a solar cell module according to a fifth embodiment of the present invention;
도 13은 도 12의 E-E'선 단면도;FIG. 13 is a cross-sectional view taken along the line E-E 'of FIG. 12;
도 14는 본 발명에 따른 태양 전지 모듈과 지붕 패널의 결합을 보이는 사시도;14 is a perspective view showing a combination of a solar cell module and a roof panel according to the present invention;
도 15는 본 발명에 따른 태양 전지 모듈을 이용한 태양 에너지 수집 장치의 일 실시예의 구성을 간략하게 나타낸 모식도; 및15 is a schematic diagram showing the configuration of an embodiment of a solar energy collection device using a solar cell module according to the present invention; And
도 16은 본 발명에 따른 태양 전지 모듈을 이용한 태양 에너지 수집 장치의 다른 실시예의 구성을 간략하게 나타낸 모식도이다.16 is a schematic view showing the configuration of another embodiment of a solar energy collection device using a solar cell module according to the present invention.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *      Explanation of symbols on the main parts of the drawings
100, 100a, 100b, 100c, 100d, 100e: 태양 전지 모듈100, 100a, 100b, 100c, 100d, 100e: solar module
110: 본체 120: 태양 전지판110: main body 120: solar panel
140: 전원 접속구 150: 냉각 파이프140: power connection port 150: cooling pipe
151: 통풍 유로 170: 흡열판151: ventilation flow path 170: heat absorbing plate
171: 냉각 핀 180: 온도 센서171: cooling fin 180: temperature sensor
190: 둥근 채광창 200: 지붕 패널190: round skylight 200: roof panel
310: 전기 변환 장치 320: 온도 검지 장치310: electrical converter 320: temperature detection device
330: 열교환 제어기 340: 냉각액 탱크330: heat exchanger controller 340: coolant tank
350: 온수 탱크 360: 열회수부350: hot water tank 360: heat recovery unit

Claims (12)

  1. 지붕 패널에 장착되는 본체;A body mounted to the roof panel;
    상기 본체의 바닥면 위에 이격되게 배치된 태양 전지판;A solar panel spaced apart from the bottom surface of the main body;
    상기 태양 전지판의 주위에 설치되어 온도를 측정하는 온도 센서; A temperature sensor installed around the solar panel and measuring a temperature;
    상기 온도센서에서 측정된 온도가 미리 설정된 온도 이상의 경우에 상기 태양 전지판과 상기 본체의 바닥면 사이로 냉각용 유체를 강제로 유동시켜 상기 태양 전지판을 냉각시키는 냉각 수단; Cooling means for cooling the solar panel by forcibly flowing a cooling fluid between the solar panel and the bottom surface of the main body when the temperature measured by the temperature sensor is equal to or greater than a preset temperature;
    상기 태양 전지판의 아래에 태양전지판과 접촉하도록 설치되어 상기 태양 전지판으로부터 열을 전달받는 흡열판; 및A heat absorbing plate installed under the solar panel to be in contact with the solar panel to receive heat from the solar panel; And
    상기 본체의 측면에 배치되고, 상기 태양 전지판 및 상기 온도 센서와 전기적으로 연결되며, 두 개의 태양 전지 모듈이 서로 접촉하게 배치되었을 때 각 태양 전지 모듈의 태양 전지판과 온도 센서를 각각 전기적으로 연결하는 전원 접속구;를 포함하여 이루어지고,A power supply disposed on a side of the main body, electrically connected to the solar panel and the temperature sensor, and electrically connecting the solar panel and the temperature sensor of each solar cell module to each other when the two solar modules are disposed to be in contact with each other; It is made, including;
    상기 온도센서는 상기 태양 전지판의 측부 또는 하부 또는 상기 하부 중 태양전지판 아래에 배치된 상기 흡열판에 설치되고,The temperature sensor is installed on the heat absorbing plate disposed under the solar panel of the side or bottom or the lower portion of the solar panel,
    상기 냉각 수단은:The cooling means is:
    상기 흡열판에 접촉하도록 배치되고, 상기 본체의 측면에 입구 및 출구가 마련되며, 내부로 냉각액이 흐르는 냉각 파이프; 및A cooling pipe disposed to be in contact with the heat absorbing plate, having an inlet and an outlet at a side of the main body, and flowing a coolant therein; And
    상기 냉각 파이프와 연통되게 구비되어, 상기 온도센서에 감지된 온도가 미리 설정된 온도 이상일 때, 상기 냉각 파이프에 상기 냉각액을 강제로 유동시키는 펌프;를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 지붕 패널용 태양 전지 모듈.And a pump provided in communication with the cooling pipe to forcibly flow the cooling liquid to the cooling pipe when the temperature sensed by the temperature sensor is higher than or equal to a preset temperature. .
  2. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1,
    상기 본체의 바닥면은 상기 지붕 패널의 돌출부가 끼워질 수 있도록 결합홈이 형성되어 'W'자형 굴곡 형상으로 이루어진 것을 특징으로 하는 지붕 패널용 태양 전지 모듈.The bottom surface of the main body is a solar panel module for a roof panel, characterized in that the coupling groove is formed so that the protrusion of the roof panel can be fitted into a 'W'-shaped curved shape.
  3. 지붕 패널에 장착되는 본체;A body mounted to the roof panel;
    상기 본체의 바닥면 위에 이격되게 배치된 태양 전지판;A solar panel spaced apart from the bottom surface of the main body;
    상기 태양 전지판의 주위에 설치되어 온도를 측정하는 온도 센서; A temperature sensor installed around the solar panel and measuring a temperature;
    상기 온도센서에서 측정된 온도가 미리 설정된 온도 이상의 경우에 상기 태양 전지판과 상기 본체의 바닥면 사이로 냉각용 유체를 강제로 유동시켜 상기 태양 전지판을 냉각시키는 냉각 수단; Cooling means for cooling the solar panel by forcibly flowing a cooling fluid between the solar panel and the bottom surface of the main body when the temperature measured by the temperature sensor is equal to or greater than a preset temperature;
    상기 태양 전지판의 아래에 태양전지판과 접촉하도록 설치되어 상기 태양 전지판으로부터 열을 전달받는 흡열판; 및A heat absorbing plate installed under the solar panel to be in contact with the solar panel to receive heat from the solar panel; And
    상기 본체의 측면에 배치되고, 상기 태양 전지판 및 상기 온도 센서와 전기적으로 연결되며, 두 개의 태양 전지 모듈이 서로 접촉하게 배치되었을 때 각 태양 전지 모듈의 태양 전지판과 온도 센서를 각각 전기적으로 연결하는 전원 접속구;를 포함하여 이루어지고,A power supply disposed on a side of the main body, electrically connected to the solar panel and the temperature sensor, and electrically connecting the solar panel and the temperature sensor of each solar cell module to each other when the two solar modules are disposed to be in contact with each other; It is made, including;
    상기 온도센서는 상기 태양 전지판의 측부 또는 하부 또는 상기 하부 중 태양전지판 아래에 배치된 상기 흡열판에 설치되고,The temperature sensor is installed on the heat absorbing plate disposed under the solar panel of the side or bottom or the lower portion of the solar panel,
    상기 냉각 수단은:The cooling means is:
    상기 본체의 바닥면과 상기 흡열판 사이에 구비되고, 상기 본체의 측면에 입구 및 출구가 마련된 통풍 유로; A ventilation passage provided between a bottom surface of the main body and the heat absorbing plate and provided with an inlet and an outlet at a side of the main body;
    상기 흡열판에서 아래로 연장되어 상기 통풍 유로 상에 배치된 다수의 냉각 핀; 및A plurality of cooling fins extending downward from the heat absorbing plate and disposed on the ventilation passage; And
    상기 통풍 유로와 연통되게 구비되어, 상기 온도센서에서 감지된 온도가 미리 설정된 온도 이상일 때, 상기 통풍 유로에 공기를 강제로 유동시키는 송풍팬;을 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 지붕 패널용 태양 전지 모듈.And a blower fan provided to communicate with the ventilation channel, forcibly flowing air in the ventilation channel when the temperature sensed by the temperature sensor is equal to or greater than a preset temperature. .
  4. 삭제delete
  5. 삭제delete
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  8. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1,
    상기 태양 전지판은 상기 본체의 바닥면에 대해 일정한 각도로 경사지게 배치된 것을 특징으로 하는 지붕 패널용 태양 전지 모듈.The solar panel is a solar panel module for a roof panel, characterized in that disposed inclined at a predetermined angle with respect to the bottom surface of the body.
  9. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1,
    상기 태양 전지판 위에 둥글게 배치되어 상기 태양 전지판을 복개하고 밀폐하는 둥근 채광창을 더 포함하여 이루어진 지붕 패널용 태양 전지 모듈. The solar panel module of claim 1, further comprising a round skylight disposed roundly on the solar panel to cover and seal the solar panel.
  10. 제 9 항에 있어서,The method of claim 9,
    상기 둥근 채광창은, 상기 태양 전지판을 바라보는 안쪽면이 가공된 반 원통형의 프레넬 렌즈(Fresnel lens) 형태로 이루어진 것을 특징으로 하는 지붕 패널용 태양 전지 모듈.The round skylight is a solar panel module for a roof panel, characterized in that the inner surface facing the solar panel is made of a semi-cylindrical Fresnel lens (Fresnel lens) form.
  11. 제 10 항에 있어서,The method of claim 10,
    상기 태양 전지판은 상기 본체의 상면 중앙에 배치되고, 상기 태양 전지판의 양쪽에는 각각 반사판이 배치된 것을 특징으로 하는 지붕 패널용 태양 전지 모듈.The solar panel is disposed in the center of the upper surface of the body, the solar panel module for a roof panel, characterized in that the reflecting plate is disposed on both sides of the solar panel.
  12. 제 1 항 내지 제 3 항, 제 8 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항에 기재된 지붕 패널용 태양 전지 모듈;The solar cell module for roof panels as described in any one of Claims 1-3, 8-11;
    상기 태양 전지판과 전기적으로 연결되어 상기 태양 전지판에서 발전된 전기를 상용 전원으로 변환하는 전기 변환 장치;An electrical converter electrically connected to the solar panel to convert electricity generated in the solar panel into commercial power;
    상기 온도 센서에서 감지된 온도가 미리 설정된 온도 이상이면 상기 냉각 수단을 구동시키는 방열 제어부; 및A heat radiation control unit for driving the cooling means when the temperature sensed by the temperature sensor is equal to or greater than a preset temperature; And
    상기 태양 전지판을 냉각한 후 온도가 높아진 냉각용 유체로부터 열을 회수하는 열회수부를 포함하여 이루어진 지붕 패널용 태양 전지 모듈을 이용한 태양 에너지 수집 장치.The solar energy collecting device using a solar panel module for a roof panel comprising a heat recovery unit for recovering heat from the cooling fluid after the temperature of the solar panel is cooled.
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