KR100956173B1 - 필름형 태양전지판의 설치방법 및 그 태양전지판 가로등 - Google Patents

Abstract

본 발명은 필름형 태양전지 모듈을 등주에 설치하는 방법 및 이를 이용한 태양전지판 가로등에 관한 것이다. 본 발명의 장치는 직선으로 홈이 형성된 등주; 상기 등주에 설치된 등기구; 상기 등기구에 장착된 램프; 양쪽 라인이 상기 등주의 홈에 끼워지고, 상기 등주와 접착제를 도포하여 접합된 필름형 태양전지판; 배터리; 및 상기 필름형 태양전지판에서 발생된 전기로 상기 배터리를 충전시키고 점등조건이 되면 상기 배터리의 충전 전원으로 상기 램프를 점등시키고 소등 조건이 되면 상기 램프를 소등시키는 콘트롤러로 구성되고, 상기 필름형 태양전지판의 일측(1번) 라인은 꺾어 상기 홈에 삽입되고, 상기 필름형 태양전지판의 타측(2번) 라인은 꺾어지지 않으면서 상기 홈에 삽입되며, 상기 필름형 태양전지판의 일측(1번) 라인과 타측(2번) 라인의 결합부위는 접착제로 접착되고, 실리콘으로 밀폐된 필름형 태양전지판 가로등 장치이다.
이러한 본 발명에 의한 태양전지판 가로등은 필름형태의 태양전지판이 원형으로 설치되어 있어 기판형 태양전지판에 비해 태양 빛을 받아들이는 면적이 크고, 일출 직후부터 일몰 때까지 추적형 발전시스템과 같이 일정하게 발전이 가능하여 발전시간이 길어짐에 따라 발전량이 많아지는 장점이 있다.

Description

필름형 태양전지판의 설치방법 및 그 태양전지판 가로등{STREET LIGHT OF FILM TYPE SOLAR CELL PLATE AND CONSTRUCTING METHOD THEREOF}

본 발명은 태양전지를 이용한 가로등에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 필름형 태양전지 모듈을 등주에 설치하는 방법 및 이를 이용한 태양전지판 가로등에 관한 것이다.

최근 들어, 녹색산업에 대한 관심의 증가와 함께 에너지의 효율적 활용을 위해 가로등에 태양전지를 이용하려는 노력이 증가하고 있다. 이러한 노력에 힘입어 태양전지를 이용한 가로등이 다수 제안되었고, 대한민국 특허청 공개공보에 공개번호 10-2007-0119841호로 태양전지 가로등이 공개된 바 있다.

도 1은 기판형 태양전지를 이용한 전형적인 태양전지 가로등을 개략적으로 도시한 도면이다.

종래의 태양전지 가로등은 도 1에 도시된 바와 같이, 등주(11)에 기판형 태양전지판(12)을 설치한 후 태양전지판(12)이 발생한 전기로 함체(13)에 내장된 배터리를 충전시키고, 배터리의 전원을 이용하여 등기구(14)에 설치된 램프(15)를 점등시키도록 되어 있다.

기판형 태양전지를 이용한 종래의 태양전지 가로등은 기판형 태양전지모듈이 돌출 설치되어 미관을 해침과 아울러 설치가 번거롭고, 태양광을 수집하는 방향이 한 방향으로 고정되어 있으므로 계절과 시간의 변화에 따른 태양의 움직임을 추적하지 못해 태양광을 수집하는 시간이 제한되어 효율이 떨어지는 문제점이 있다. 또한 종래의 기판형 태양전지모듈은 설치 후 강풍과 부식에 의한 추락사고의 위험이 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해소하기 위해 제안된 것으로, 본 발명의 목적은 필름형 태양전지판을 이용하여 설치가 용이하고 태양광 수집방향이 넓어서 장시간 동안 태양광을 수집하여 효율이 높은 필름형 태양전지판의 설치방법 및 이를 이용한 태양전지판 가로등을 제공하는 것이다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 방법은, 원주형의 등주에 소정의 홈을 형성하는 단계; 상기 등주 또는 필름형 태양전지판의 뒷면에 접착제를 도포하는 단계; 필름형 태양전지판의 일측(1번) 라인을 꺾어 상기 홈에 삽입하고, 상기 등주를 감으면서 필름형 태양전지판의 타측(2번) 라인을 꺾지 않으면서 상기 홈에 삽입하는 단계; 및 상기 1번 라인과 2번 라인의 결합부위를 접착제로 접착하고 실리콘으로 밀폐하는 단계를 구비한 것을 특징으로 한다.

상기 필름형 태양전지판의 설치방법은 상기 등주에 부착된 태양전지판의 공극을 금속이나 PVC 밴드로 밴딩하는 단계를 더 구비할 수 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 장치는 직선으로 홈이 형성된 등주; 상기 등주에 설치된 등기구; 상기 등기구에 장착된 램프; 양쪽 라인이 상기 등주의 홈에 끼워지고, 상기 등주와 접착제를 도포하여 접합된 필름형 태양전지판; 배터리; 및 상기 필름형 태양전지판에서 발생된 전기로 상기 배터리를 충전시키고 점등조건이 되면 상기 배터리의 충전 전원으로 상기 램프를 점등시키고 소등 조건이 되면 상기 램프를 소등시키는 콘트롤러를 구비하고, 상기 필름형 태양전지판의 일측(1번) 라인은 꺾어 상기 홈에 삽입되고, 상기 필름형 태양전지판의 타측(2번) 라인은 꺾어지지 않으면서 상기 홈에 삽입되며, 상기 필름형 태양전지판의 일측(1번) 라인과 타측(2번) 라인의 결합부위는 접착제로 접착되고, 실리콘으로 밀폐된 것을 특징으로 한다.

상기 필름형 태양전지판은 베이스 필름 위에 스테인레스 스틸의 포일을 부착하고, 상기 스테인레스 스틸의 포일 위에 보텀 셀과 미들 셀, 및 톱 셀을 순차적으로 부착한 후 그리드 전극을 부착한 구조이고, 상기 보텀 셀은 비정질 실리콘 게르마늄 합금으로서 적색광을 흡수하고, 상기 미들 셀은 비정질 실리콘 게르마늄 합금으로서 녹색광을 흡수하며, 상기 톱 셀은 비정질 실리콘 합금으로서 청색광을 흡수하는 것이다.

또한, 상기 콘트롤러는 등주와 접합된 상기 필름형 태양전지판에서 발생한 전기와 다른 태양전지판에서 발생한 전기를 함께 상기 배터리에 충전시키는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 의한 태양전지판 가로등은 필름형태의 태양전지판이 원형으로 설치되어 있어 기판형 태양전지판에 비해 태양 빛을 받아들이는 면적이 크고, 일출 직후부터 일몰 때까지 추적형 발전시스템과 같이 일정하게 발전이 가능하여 발전시간이 길어짐에 따라 발전량이 많아지는 장점이 있다.

또한 본 발명에 따른 필름형태의 박막형 태양전지판은 유리로 제작된 기판형 태양전지판과 달리 깨질 우려가 없으며 무게는 5분의 1로 가벼워 취급이 용이하고, 설치 후 강풍과 부식에 의한 추락사고의 위험이 없다. 그리고 필요시 기판형 태양전지판과 함께 사용할 수 있어 고용량 발전시스템이 필요한 곳에 적합하다.

도 1은 기판형 태양전지를 이용한 전형적인 가로등을 도시한 개략도,
도 2는 본 발명에 따른 태양전지판 가로등 장치를 도시한 개략도,
도 3은 본 발명에 따른 태양전지판 가로등 장치의 구성 블럭도,
도 4는 본 발명에 따라 필름형 태양전지판을 설치하기 위해 등주에 홈을 형성한 예,
도 5는 본 발명에 따라 필름형 태양전지판을 설치할 때 양 라인을 설명하기 위한 도면,
도 6은 본 발명에 따라 필름형 태양전지판의 1번 라인을 등주의 홈에 삽입하는 예,
도 7은 본 발명에 따라 필름형 태양전지판의 2번 라인을 등주의 홈에 삽입하여 설치한 예,
도 8은 본 발명에 따라 설치된 필름형 태양전지판의 라인 결합 상태를 도시한 도면,
도 9는 본 발명에 따라 태양전지판에서 밴딩할 위치를 설명하기 위한 도면,
도 10은 본 발명에 따라 설치된 필름형 태양전지판을 밴딩한 예,
도 11은 본 발명에 따라 밴딩된 상태를 도시한 개략도,
도 12는 본 발명에 사용되는 필름형 태양전지판을 도시한 도면이다.

본 발명과 본 발명의 실시에 의해 달성되는 기술적 과제는 다음에서 설명하는 본 발명의 바람직한 실시예들에 의하여 보다 명확해질 것이다. 다음의 실시예들은 단지 본 발명을 설명하기 위하여 예시된 것에 불과하며, 본 발명의 범위를 제한하기 위한 것은 아니다.

도 2는 본 발명에 따른 태양전지판 가로등을 도시한 개략도이고, 도 3은 본 발명에 따른 태양전지판 가로등의 구성 블럭도이다.

본 발명에 따른 태양전지판 가로등은 도 2에 도시된 바와 같이, 홈(11a)이 형성된 등주(11)와, 양쪽 라인이 등주의 홈(11a)에 끼워져 등주(11)에 감긴 필름형 태양전지판(100)과, 배터리(120)와 콘트롤러(110)가 내장된 함체(13)와, 등기구(14), 및 등기구(14)에 장착된 램프(15)로 구성된다. 통상 등주(11)는 대략 직경이 20cm인 원주형으로서 높이가 7m정도 되고, 등주(11)에 감긴 필름형 태양전지판(100)의 폭은 대략 5.5m정도이다.

도 2를 참조하면, 필름형 태양전지판(100)은 유연성이 우수한 스테인레스 스틸 포일(foil)의 필름에 실리콘 셀을 접착하여 제작된 필름형태의 박막형 태양전지판이고, 설치방식은 필름형 태양전지판의 양 라인을 등주의 홈에 넣고 접착제로 부착한 후 금속밴드로 체결하여 등주에 원통형으로 감아 접합시킨 것이다.

태양전지판(100)에 의해 발생된 전기는 콘트롤러(110)를 통해 배터리(120)를 충전시키게 되고, 배터리(120)의 충전 전원은 콘트롤러(110)를 통해 램프(15)로 인가되어 램프(15)를 점등시키게 된다. 그리고 도면에는 도시하지 않았으나 정류기를 사용하여 상용 교류전원도 함께 사용할 수도 있고, 사용되는 램프의 특성에 따라 인버터나 DC-DC 컨버터를 구비하여 다양한 종류의 램프를 점등시킬 수도 있다.

이와 같이 본 발명에 의한 태양전지판 가로등은 필름형태의 태양전지판(100)이 원형으로 설치되어 있어 기판형 태양전지모듈에 비해 태양 빛을 받아들이는 면적이 크고, 일출 직후부터 일몰 때까지 추적형 발전시스템과 같이 일정하게 발전이 가능하여 발전시간이 길어짐에 따라 발전량이 많아지는 장점이 있다.

또한 필름형태의 태양전지판(100)은 유리로 제작된 기판형 태양전지모듈과 달리 깨질 우려가 없으며, 무게는 5분의 1로 가벼워 취급이 용이하고, 설치 후 강풍과 부식에 의한 추락사고의 위험이 없다. 그리고 경우에 따라서는 종래의 기판형 태양전지모듈과 함께 사용할 수 있어 고용량의 발전시스템이 필요한 곳에 적용할 수 있다.

도 4는 본 발명에 따라 필름형 태양전지판을 설치하기 위해 등주에 홈을 형성한 예이다.

본 발명에 따른 필름형 태양전지판(100)을 등주(11)에 설치하기 위해 등주(11)는 도 4에 도시된 바와 같이, 깊이가 d ㎜이고 폭이 w ㎜인 홈(11a)이 직선으로 형성되어 있어야 한다. 그리고 이미 설치된 등주(11)에 홈(11a)을 형성할 경우에는 북쪽방향에 홈을 형성하고, 이미 홈(11a)이 형성된 등주(11)를 설치할 경우에는 홈이 북쪽방향으로 가도록 설치해야 한다.

그리고 설치할 위치의 등주(11) 또는 필름형 태양전지판(100)의 뒷면에 접착제를 도포한다. 등주 또는 필름형 태양전지판(100)의 뒷면에 접착제를 도포하는 이유는 잘 구부러지지 않는 태양전지판(100)을 등주(11)에 접착시키는 작업이 수월하도록 하기 위해서이다.

도 5는 본 발명에 따라 설치되는 필름형 태양전지판의 양 라인을 설명하기 위한 도면이고, 도 6은 본 발명에 따라 필름형 태양전지판의 1번 라인을 등주의 홈에 삽입하는 예이고, 도 7은 본 발명에 따라 필름형 태양전지판의 2번 라인을 등주의 홈에 삽입하여 설치한 예이며, 도 8은 본 발명에 따라 설치된 필름형 태양전지판의 라인 결합 상태를 도시한 도면이다.

본 발명에 따라 설치될 필름형 태양전지판(100)은 도 5에 도시된 바와 같이, 롤에 감긴 필름형으로 되어 있으며, 셀들이 바이패스 다이오드를 통해 연결되어 있다. 본 발명의 실시예에서 필름의 양쪽 라인은 일측(1번) 라인(100a)과 타측(2번) 라인(100b)으로 구분되는데, 바이패스 다이오드가 있는 쪽이 2번 라인(100b)이다.

그리고 본 발명에 따라 등주(11)에 필름형 태양전지판(100)을 설치하는 방식은 도 6에 도시된 바와 같이, 등주(11)에 형성된 홈(11a)에 태양전지판의 1번 라인(100a)을 꺾어 삽입하고 원주형의 등주(11)를 감싼 후 도 7에 도시된 바와 같이 태양전지판의 2번 라인(100b)을 홈(11a)에 삽입한다. 즉, 필름형 태양전지판의 1번 라인(100a)을 "ㄱ" 모양으로 끝을 꺾고, 꺾인 곳을 컷팅 홈(11a)에 밀어 넣어 걸치게 한 후 태양전지판(100)을 감아 돌린 후 2번 라인(100b)은 꺽지 않고 그대로 홈(11a)에 밀어 넣는다. 이때 등주(11)를 컷팅할 때 홈(11a)을 충분하게 만들면 2번 라인(100b)의 셀이 꺾이지 않는다.

이와 같이 태양전지판의 2번 라인(100b)을 홈(11a)에 밀어 넣게 되면 등주의 홈(11a) 안에서는 도 8에 도시된 바와 같이, 2번 라인(100b)의 탄성 작용에 의해 1번 라인(100a)은 ㄱ자 모양이 아니라 낚시 바늘처럼 휘게 된다. 그리고 컷팅 부위와 1번 라인과 2번 라인 사이에는 실리콘(130)으로 밀폐한다.

도 9는 본 발명에 따라 태양전지판에서 밴딩할 위치를 설명하기 위한 도면이고, 도 10은 본 발명에 따라 설치된 필름형 태양전지판을 밴딩하는 예이며, 도 11은 본 발명에 따라 밴딩한 상태를 도시한 개략도이다.

도 9를 참조하면, 필름형 태양광전지판(100)은 각각의 셀과 셀이 연결되어 제작되는데, 도면에서와 같이 셀과 셀 사이에는 공극이 존재하며, 이곳에 밴딩을 하여 밴드(140)로 인해 셀이 태양에 가려지는 것을 최소화시키고, 밴드 작업시 셀의 파손을 방지할 수 있다. 밴드(140)는 금속밴드나 PVC 밴드를 사용할 수 있다.

앞서와 같이 태양전지판의 2번 라인(100b)을 홈(11)에 넣어 태양전지판(100)을 설치한 후, 2번 라인 쪽의 탄성 작용을 막기 위해 도 10에 도시된 바와 같이 알루미늄 금속밴드(140)를 사용하여 밴딩한다. 필름형 태양전지판(100)은 셀과 셀을 연결하는 연결선이 주로 2번 라인(100b)에 밀집되어 있으므로 연결선의 단선을 예방하기 위해 등주 내에 2번 라인을 꺾지 않은 채로 모두 삽입시킨다.

이와 같이 본 발명에 따라 태양전지판을 등주에 설치한 후, 가로등 등주(11)의 컷팅 부위가 북쪽을 향하도록 가로등 등주(11)를 지면에 설치하고, 램프(15)가 부착된 등기구(14)의 위치를 조절 후, 태양전지판(100)과, 배터리(120), 등기구(14)를 콘트롤러(110)와 배선하여 설치 완료한다.

도 12는 본 발명에 사용되는 필름형 태양전지판의 구조를 도시한 도면이다.

본 발명에 사용되는 필름형 태양전지판(100)은 도 12에 도시된 바와 같이 베이스 필름(101) 위에 후면 반사판 기능을 하는 5mil 스테인레스 스틸의 포일(102)을 부착하고, 스테인레스 스틸의 포일(foil)(102) 위에 보텀 셀(103)과 미들 셀(104), 톱 셀(105)을 순차적으로 부착한 후 그리드 전극(106)을 부착한 구조이다. 이러한 다층 셀 구조는 짧은 파장과 긴 파장 등 다양한 파장의 태양광을 모두 흡수하여 발전하므로 효율이 높다. 보텀 셀(103)은 비정질 실리콘 게르마늄 합금(a-SiGe Alloy)으로 적색광(red light)을 흡수하고, 미들 셀(104)은 비정질 실리콘 게르마늄 합금(a-SiGe Alloy)으로 녹색광(green light)을 흡수하며, 톱 셀(105)은 비정질 실리콘 합금(a-Si Alloy)으로 청색광(blue light)을 흡수한다.

그리고, 상기 콘트롤러는 등주와 접합된 상기 필름형 태양전지판에서 발생한 전기와 다른 태양전지판에서 발생한 전기를 함께 상기 배터리에 충전시키는 것으로 할 수 있는데, 이러한 연결구조를 갖추게 되면 기존의 기판형 태양전지판을 겸용으로 사용할 수 있는 장점이 있게 되는 것이다.

이상에서 본 발명은 도면에 도시된 일 실시예를 참고로 설명되었으나, 본 기술분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다.

11: 등주 13: 함체
14: 등기구 15: 램프
100: 필름형 태양전지판 110: 콘트롤러
120: 배터리 130: 실리콘

Claims (6)

1. 원주형의 등주에 소정의 홈을 형성하는 단계;
   상기 등주 또는 필름형 태양전지판의 뒷면에 접착제를 도포하는 단계;
   필름형 태양전지판의 일측(1번) 라인을 꺾어 상기 홈에 삽입하고, 상기 등주를 감으면서 필름형 태양전지판의 타측(2번) 라인을 꺾지 않으면서 상기 홈에 삽입하는 단계; 및
   상기 필름형 태양전지판의 일측(1번) 라인과 타측(2번) 라인의 결합부위를 접착제로 접착하고, 실리콘으로 밀폐하는 단계를 구비한 것을 특징으로 하는 필름형 태양전지판의 설치방법.
   
2. 제1항에 있어서, 상기 필름형 태양전지판의 설치방법은
   상기 등주에 부착된 태양전지판의 공극을 금속이나 PVC 밴드로 밴딩하는 단계를 더 구비한 것을 특징으로 하는 필름형 태양전지판의 설치방법.
   
3. 직선으로 홈이 형성된 등주;
   상기 등주에 설치된 등기구;
   상기 등기구에 장착된 램프;
   양쪽 라인이 상기 등주의 홈에 끼워지고, 상기 등주와 접착제를 도포하여 접합된 필름형 태양전지판;
   배터리; 및
   상기 필름형 태양전지판에서 발생된 전기로 상기 배터리를 충전시키고 점등조건이 되면 상기 배터리의 충전 전원으로 상기 램프를 점등시키고 소등 조건이 되면 상기 램프를 소등시키는 콘트롤러를 구비하고,
   상기 필름형 태양전지판의 일측(1번) 라인은 꺾어 상기 홈에 삽입되고, 상기 필름형 태양전지판의 타측(2번) 라인은 꺾어지지 않으면서 상기 홈에 삽입되며,
   상기 필름형 태양전지판의 일측(1번) 라인과 타측(2번) 라인의 결합부위는 접착제로 접착되고, 실리콘으로 밀폐된 것을 특징으로 하는 필름형 태양전지판 가로등 장치.
   
4. 제3항에 있어서, 상기 필름형 태양전지판은
   베이스 필름 위에 스테인레스 스틸의 포일을 부착하고, 상기 스테인레스 스틸의 포일 위에 보텀 셀과 미들 셀, 및 톱 셀을 순차적으로 부착한 후 그리드 전극을 부착한 구조인 것을 특징으로 하는 필름형 태양전지판 가로등 장치.
   
5. 제4항에 있어서, 상기 보텀 셀은 비정질 실리콘 게르마늄 합금으로서 적색광을 흡수하고, 상기 미들 셀은 비정질 실리콘 게르마늄 합금으로서 녹색광을 흡수하며, 상기 톱 셀은 비정질 실리콘 합금으로서 청색광을 흡수하는 것을 특징으로 하는 필름형 태양전지판 가로등 장치.
   
6. 제3항에 있어서, 상기 콘트롤러는 등주와 접합된 상기 필름형 태양전지판에서 발생한 전기와 다른 태양전지판에서 발생한 전기를 함께 상기 배터리에 충전시키는 것을 특징으로 하는 필름형 태양전지판 가로등 장치.
   

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