KR101001328B1 - 태양에너지를 이용한 복합발전장치 - Google Patents

태양에너지를 이용한 복합발전장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 태양에너지를 이용한 복합발전장치에 관한 것으로서, 본 발명에 따른 태양에너지를 이용한 복합발전장치는 태양전지에 인접하여 태양전지 리시버의 상면에 수평으로 열전소자를 설치하거나, 태양전지 리시버에 인접하여 상기 태양전지 리시버의 하부에 설치하는 히트싱크의 상면에 수평으로 열전소자를 설치하는 것을 그 구성상의 특징으로 한다.
본 발명에서 제안하고 있는 태양에너지를 이용한 복합발전장치에 따르면, 태양전지를 이용하여 광에너지를 전기에너지로 변환하고, 상기 태양전지에 인접하게 열전소자를 설치하여 제벡 효과를 이용하여 태양전지에서 발생하는 열을 전기에너지로 변환시켜 발전효율을 증대시킬 수 있다.

Description

태양에너지를 이용한 복합발전장치{COMPOUND GENERATOR USING SOLAR ENERGY}
본 발명은 태양에너지를 이용한 복합발전장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 태양광을 이용하는 태양전지 및 태양열을 이용하는 열전소자를 구비하여 발전효율을 증대시키는 태양에너지를 이용한 복합발전장치에 관한 것이다.
태양에너지를 이용하는 발전은 태양광을 이용하는 발전장치와 태양열을 이용하는 발전장치로 구분할 수 있다. 태양광을 이용하는 발전장치는 광전효과를 이용하여 태양의 광에너지를 직접 전기에너지로 변환하는 태양전지(solar cell)를 이용하는 방식으로, 태양전지가 실장되는 태양전지 리시버와, 상기 태양전지의 상부에 렌즈를 설치하여 태양광을 상기 태양전지에 집광하는 구조이다. 태양열을 이용하는 발전장치는 태양의 열에너지를 집열하여 물이나 기타 재료를 데우고 이를 이용하여 2차적으로 발전을 하는 방식이다.
태양전지를 이용하는 발전은 설치가 용이하고 설비비가 적게 드는 이점이 있다. 그러나, 태양전지의 광전변환효율이 낮기 때문에 발전을 위하여 다수의 태양전지를 사용하고, 집광을 위하여 넓은 면적을 필요로 한다. 또한, 태양전지를 이용하여 발전하는 과정에서 발생한 열이 활용되지 못하고 버려지게 되는 문제점이 있다.
또한, 태양열을 이용하는 발전은 태양열을 직접 이용하여 전기를 얻는 구조가 아니므로 2차적으로 발전을 위한 설비가 필요하여 시설비가 많이 드는 문제점이 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점들을 해결하기 위하여 제안된 것으로서, 태양전지를 이용하여 광에너지를 전기에너지로 변환하고, 상기 태양전지에 인접하게 열전소자를 설치하여 제벡(Seebeck) 효과를 이용하여 태양전지에서 발생하는 열을 전기에너지로 변환시켜 발전효율을 증대시키는 태양에너지를 이용한 복합발전장치를 제공하는데 목적이 있다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시예 1에 따른 태양에너지를 이용한 복합발전장치는 상면에 태양전지가 실장된 태양전지 리시버와, 상기 태양전지 리시버의 상부에 설치하여 상기 태양전지에 태양광을 집광하는 집광기와, 상기 태양전지 테두리에 인접한 일단이 고온부가 되고 타단이 저온부가 되도록 상기 태양전지 리시버의 상면에 수평으로 설치한 열전소자와, 상기 태양전지 리시버의 하부에 설치한 히트싱크를 포함하는 것을 그 구성상의 특징으로 한다.
바람직하게는, 상기 열전소자는 상기 태양전지를 중심으로 방사형으로 복수의 P형 열전반도체 및 N형 열전반도체를 수평하게 교대로 설치하고, 직렬로 연결할 수 있다.
더욱 바람직하게는, 상기 열전소자는 상기 태양전지를 중심으로 하여 동심원 형태를 이루도록 복수개 설치할 수 있다.
바람직하게는, 상기 태양전지의 위치에 대응하는 상기 히트싱크의 하면 위치에 단열홈부를 형성할 수 있다.
본 발명의 실시예 2에 따른 태양에너지를 이용한 복합발전장치는 상면에 태양전지가 실장된 태양전지 리시버와, 상기 태양전지 리시버의 상부에 설치하여 상기 태양전지에 태양광을 집광하는 집광기와, 상기 태양전지 리시버의 하부에 설치한 히트싱크와, 상기 태양전지 리시버의 테두리에 인접한 일단이 고온부가 되고 타단이 저온부가 되도록 상기 히트싱크의 상면에 수평으로 설치한 열전소자를 포함하는 것을 그 구성상의 특징으로 한다.
바람직하게는, 상기 열전소자는 상기 태양전지 리시버를 중심으로 방사형으로 복수의 P형 열전반도체 및 N형 열전반도체를 수평하게 교대로 설치하고, 직렬로 연결할 수 있다.
더욱 바람직하게는, 상기 열전소자는 상기 태양전지 리시버를 중심으로 하여 동심원 형태를 이루도록 복수개 설치할 수 있다.
바람직하게는, 상기 태양전지 리시버의 위치에 대응하는 상기 히트싱크의 하면 위치에 단열홈부를 형성할 수 있다.
바람직하게는, 상기 열전소자의 바깥쪽 테두리 위치에 대응하는 상기 히트싱크의 하면에는 방열핀을 더 설치할 수 있다.
본 발명에서 제안하고 있는 태양에너지를 이용한 복합발전장치에 따르면, 태양전지에 인접하게 열전소자를 설치하여 제벡 효과를 이용하여 태양전지에서 발생하는 열을 전기에너지로 변환시켜 발전효율을 증대시키는 효과가 있다.
또한, 태양전지가 실장된 태양전지 리시버의 하부에 히트싱크를 설치하여 태양전지의 내부온도를 일정하게 유지하여 태양전지의 광전변환효율이 저하되는 것을 방지할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 실시예 1에 따른 태양에너지를 이용한 복합발전장치를 나타내는 단면도.
도 2는 내지 도 5는 본 발명의 실시예 1에 따른 열전소자가 배치된 상태를 나타내는 평면도.
도 6은 본 발명의 실시예 2에 따른 태양에너지를 이용한 복합발전장치를 나타내는 단면도.
도 7 내지 도 10은 본 발명의 실시예 2에 따른 열전소자가 배치된 상태를 나타내는 평면도.
이하에서는 첨부된 도면들을 참조하여, 본 발명에 따른 실시예 1에 대하여 상세하게 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 실시예 1에 따른 태양에너지를 이용한 복합발전장치를 나타내는 단면도이고, 도 2는 내지 도 5는 본 발명의 실시예 1에 따른 열전소자가 배치된 상태를 나타내는 평면도이다.
도 1을 참고하면, 본 발명의 실시예 1에 따른 태양에너지를 이용한 복합발전장치는 태양전지(100), 태양전지 리시버(200), 집광기(300), 지지체(400), 열전소자(500), 히트싱크(600), 방열핀(700)을 포함할 수 있다.
도 1에서 도시한 바와 같이, 태양전지(100)는 실리콘 태양전지 및 화합물 반도체 태양전지를 사용할 수 있다. 태양전지(100)는 태양의 광에너지를 전기에너지로 변환하는 역할을 한다.
태양전지 리시버(receiver)(200)의 상부에 태양전지(100)를 실장할 수 있다. 태양전지(100)는 본딩수단을 통해 태양전지 리시버(200)의 표면에 구비된 전도성 회로와 전기적으로 연결한다. 태양전지 리시버(200)는 태양전지(100)를 지지하고 태양전지(100)에서 발생한 전기를 외부회로에 공급하는 역할을 한다.
한편, 태양전지(100)를 이용하여 광에너지를 전기에너지로 변환하는 과정에서 태양전지(100)의 내부온도가 상승하게 되는데, 태양전지(100)의 발전효율을 최적화하기 위해서는 태양전지(100) 내부의 온도가 일정온도(예를들면 약 100℃ 이하)로 유지되어야 한다. 따라서, 태양전지 리시버(200)를 전도성이 좋은 물질을 사용하여 태양전지(100)에서 전달된 열을 외부로 방출한다. 또한, 태양전지(100)에서 전달된 열을 외부로 용이하게 방출함으로써 후술할 열전소자(500)의 고온부와 저온부의 온도차를 크게 할 수 있어 열전소자(500)의 발전효율을 증대시킬 수 있다.
집광기(300)는 태양전지(100)의 상부에 소정간격 이격하여 설치할 수 있다. 집광기(300)는 태양 광을 상기 태양전지(100)에 집광하는 역할을 한다. 프레넬 렌즈(fresnel lens)를 집광기(300)로 사용할 수 있다.
지지체(400)의 상단에 집광기(300)를 설치할 수 있고, 지지체(400)의 하단에 태양전지 리시버(200)를 설치할 수 있다. 지지체(400)는 하단으로 갈수록 단면적이 감소하는 덕트 형상으로 형성할 수 있다.
열전소자(500)는 태양전지(100)에 인접하여 태양전지 리시버(200)의 상면에 수평으로 설치할 수 있다. 열전소자(500)는 태양전지(100)를 이용하여 발전하는 과정에서 발생하는 열을 제벡 효과를 이용하여 열기전력(전류)을 발생시키는 역할을 한다. 여기서, 열전소자(500)는 태양전지에 인접한 일단이 고온부가 되고, 타단은 저온부가 된다. 이때, 발생하는 전류의 양을 극대화하기 위하여 열전소자(500)의 고온부와 저온부의 온도차를 크게 하여야 한다. 따라서, 열전소자(500)에 있어서 태양전지(100)에 인접하는 고온부를 상기 태양전지(100)에 더욱 가깝게 설치하여 상기 열전소자(500)의 고온부와 저온부의 온도차를 크게 한다.
도 2에서 도시한 바와 같이, 열전소자(500)는 태양전지 리시버(200)의 상면에 설치한 전극(550)과, 상기 전극(550)에 의해 통전되고 태양전지(100)에 인접하여 태양전지 리시버(200)의 상부에 직렬로 연결하는 P형 열전반도체(510) 및 N형 열전반도체(530)를 포함할 수 있다. 이때, 전극(550)의 하부에는 태양전지 리시버(200)와의 사이에 절연층(미도시)을 형성한다. 또한, 열전소자(500)를 태양전지 리시버(200)의 상면에 박막형태로 수평하게 설치하여 그 크기를 최소화할 수 있다.
그리고, 복수의 P형 열전반도체(510)와 N형 열전반도체(530)를 직렬로 연결한 열전소자(500)를 태양전지(100)를 중심으로 방사형으로 상기 태양전지(100)의 테두리를 따라 상기 태양전지(100)에 인접하게 배치할 수 있다.
또한, 도 3에서 도시한 바와 같이 복수의 P형 열전반도체(510)와 N형 열전반도체(530)를 태양전지(100)를 기준으로 대향되는 위치에 상기 태양전지(100)에 인접하게 배치할 수 있다.
또한, 도 4에서 도시한 바와 같이 태양전지(100)를 중심으로 하여 복수의 열전소자(500)를 태양전지 리시버(200)의 상면에 동심원 형태를 이루도록 설치할 수 있다. 가령, 태양전지(100)를 중심으로 반경방향으로 소정간격 이격되게 복수의 P형 열전반도체와 N형 열전반도체 및 전극을 구비한 제1열전소자(570)를 배치하고, 상기 태양전지(100)를 중심으로 상기 제1열전소자(570)의 저온부에 인접하게 복수의 P형 열전반도체와 N형 열전반도체 및 전극을 구비한 제2열전소자(580)를 배치할 수 있다.
이때 태양전지(100)에 인접하게 설치한 제1열전소자(570)는 태양전지(100)에서 발생한 열을 직접 이용하여 전류를 생성하고, 제2열전소자(580)는 제1열전소자(570)를 통하여 전달된 열을 이용하여 전류를 생성하게 된다. 또한, 상기와 같은 방식으로 제2열전소자(580)에 인접하게 제3열전소자, 제3열전소자에 인접하게 제4열전소자 등 복수의 열전소자를 차례로 설치할 수 있다.
또한, 도 5에서 도시한 바와 같이 태양전지(100)를 중심으로 하여 동심원 형태로 배치한 제1열전소자와 제2열전소자를 상호 연결하여 하나의 열전소자(500)를 구성할 수 있다.
이와 같이, 태양전지(100)를 이용하여 광에너지를 전기에너지로 변환함과 동시에 열전소자(500)를 이용하여 집광된 태양 광에 의해 발생하는 열을 전기에너지로 변환할 수 있어 발전효율을 증대시킬 수 있다.
도 1에서 도시한 바와 같이, 히트싱크(600)는 태양전지 리시버(200)의 하부에 설치할 수 있다. 히트싱크(600)는 태양전지(100)에서 발생하여 태양전지 리시버(200)로 전달된 열 및 후술할 단열홈부(650)에 의해 열전소자(500) 측으로 유도되는 열을 외부로 방출하는 방열판 역할을 한다.
히트싱크(600)의 하면에는 상면 방향으로 소정깊이를 갖는 원형 형상의 단열홈부(650)를 형성할 수 있다. 단열홈부(650)의 위치는 태양전지(100)의 위치에 대응하는 히트싱크(600)의 하면으로 하되, 단열홈부(650) 저면의 면적을 태양전지(100)의 면적보다 크게 형성할 수 있다.
상기 단열홈부(650)내의 공기는 단열기능을 수행하게 된다. 도 1에서 도시한 바와 같이 단열홈부(650)는 히트싱크(600)의 하부로의 열전도 경로를 차단하여 열전소자(500)의 고온부 측으로 열전도를 유도하는 역할을 한다. 도 1에서 도시된 화살표는 태양전지(100) 및 태양전지 리시버(200)에서 순차로 히트싱크(600)로 전달된 열이 단열홈부(650)에 의해 열전소자(500) 고온부 측으로 유도되는 열전도 경로를 개략적으로 나타낸 것이다.
히트싱크(600)의 하면에는 방열핀(700)을 더 설치할 수 있다. 방열핀(700)은 히트싱크(600)에 전달된 열을 용이하게 외부로 방출하는 역할을 한다.
열전발전효율을 증대시키기 위해서는 열전소자(500)의 고온부와 저온부의 온도차를 크게 하여야 하는바, 상기 방열핀(700)은 열전소자(500)의 바깥쪽 테두리 위치에 대응하는 히트싱크(600)의 하면 위치에 설치할 수 있다. 또한, 방열핀(700)은 히트싱크(600)의 하면 전체에 걸쳐 설치할 수도 있다.
또한, 알루미늄, 구리, 금, 은 및 이를 조합한 재질 등 열전도율이 높은 재질을 사용하여 히트싱크(600) 및 방열핀(700)을 제작하는 경우, 태양전지(100) 및 태양전지 리시버(200)에서 순차로 전달된 열은 히트싱크(600) 및 방열핀(700)을 통하여 외부로 신속히 방출되므로 태양전지(100)에 대한 냉각효율을 증대시켜 태양전지(100)의 발전효율이 저하되는 것을 방지할 수 있고, 아울러 태양전지(100) 및 태양전지 리시버(200)에서 순차로 전달된 열은 대부분 히트싱크(600) 및 방열핀(700)을 거쳐 외부로 방출되고 열전소자(500)의 저온부로의 전달이 적게 되므로 열전소자(500)의 고온부와 저온부의 온도차를 크게할 수 있어 열전소자(500)의 발전효율을 향상시킬 수 있다.
이하에서는 첨부된 도면들을 참조하여, 본 발명에 따른 실시예 2에 대하여 상세하게 설명하기로 한다.
도 6은 본 발명의 실시예 2에 따른 태양에너지를 이용한 복합발전장치를 나타내는 단면도이고, 도 7 내지 도 10은 본 발명의 실시예 2에 따른 열전소자가 배치된 상태를 나타내는 평면도이다.
도 6을 참고하면, 본 발명의 실시예 2에 따른 태양에너지를 이용한 복합발전장치는 태양전지(100'), 태양전지 리시버(200'), 집광기(300'), 지지체(400'), 열전소자(500'), 히트싱크(600'), 방열핀(700')을 포함할 수 있다. 이때, 상기 열전소자(500')는 상기 태양전지 리시버(200')에 인접하여 수평으로 상기 히트싱크(600')의 상면에 설치할 수 있다.
태양전지(100'), 태양전지 리시버(200'), 집광기(300'), 지지체(400'), 방열핀(700')은 상기한 본 발명의 실시예 1에서 설명한 바와 같으므로 이에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다.
도 6에서 도시한 바와 같이, 열전소자(500')는 태양전지 리시버(200')에 인접하여 히트싱크(600')의 상면에 수평으로 설치할 수 있다. 열전소자(500')는 제벡 효과를 이용하여 열기전력(전류)을 발생시키는 역할을 한다. 여기서, 열전소자(500')는 태양전지 리시버(200')에 인접한 일단이 고온부가 되고, 타단은 저온부가 된다. 이때, 발생하는 전류의 양을 극대화하기 위하여 열전소자(500')의 고온부와 저온부의 온도차를 크게 하여야 한다. 따라서, 열전소자(500')에 있어서 태양전지 리시버(200')에 인접하는 고온부를 상기 태양전지 리시버(200')에 더욱 가깝게 설치하여 상기 열전소자(500')의 고온부와 저온부의 온도차를 크게 한다.
도 7에서 도시한 바와 같이, 열전소자(500')는 히트싱크(600')의 상면에 설치한 전극(550')과, 상기 전극(550')에 의해 통전되고 태양전지 리시버(200')에 인접하여 히트싱크(600')의 상부에 직렬로 연결되는 P형 열전반도체(510') 및 N형 열전반도체(530')를 포함할 수 있다. 이때, 전극(550')의 하부에는 히트싱크(600')와의 사이에 절연층(미도시)을 형성한다. 또한, 열전소자(500')를 히트싱크(600')의 상면에 박막형태로 수평하게 설치할 수 있어 그 크기를 최소화할 수 있다.
사용자가 제벡 효과를 이용하여 태양전지(100')에서 발생한 열을 전기에너지로 변환하고자 하는 경우, 복수의 P형 열전반도체(510')와 N형 열전반도체(530')를 직렬로 연결한 열전소자(500')를 태양전지 리시버(200')를 중심으로 방사형으로 상기 태양전지 리시버(200')의 테두리를 따라 상기 태양전지 리시버(200')에 인접하게 배치할 수 있다.
또한, 도 8에서 도시한 바와 같이 복수의 P형 열전반도체(510')와 N형 열전반도체(530')를 태양전지 리시버(200')를 기준으로 대향되는 위치에 상기 태양전지 리시버(200')에 인접하게 배치할 수 있다.
또한, 도 9에서 도시한 바와 같이 태양전지 리시버(200')를 중심으로 하여 복수의 열전소자(500')를 히트싱크(600')의 상면에 동심원 형태를 이루도록 설치할 수 있다. 가령, 태양전지 리시버(200')를 중심으로 반경방향으로 소정간격 이격되게 복수의 P형 열전반도체와 N형 열전반도체 및 전극을 구비한 제1열전소자(570')를 배치하고, 상기 태양전지 리시버(200')를 중심으로 상기 제1열전소자(570')의 저온부에 인접하게 복수의 P형 열전반도체와 N형 열전반도체 및 전극을 구비한 제2열전소자(580')를 배치할 수 있다.
이는 태양전지 리시버(200')에 인접하게 설치한 제1열전소자(570')는 태양전지(100')에서 발생한 열을 직접 이용하여 전류를 생성하고, 제2열전소자(580')는 제1열전소자(570')를 통하여 전달된 열을 이용하여 전류를 생성하게 된다. 또한 상기와 같은 방식으로 제2열전소자에 인접하게 제3열전소자, 제3열전소자에 인접하게 제4열전소자 등 복수의 열전소자를 차례로 설치할 수 있다.
또한, 도 10에서 도시한 바와 같이 태양전지 리시버(200')를 중심으로 하여 동심원 형태로 배치된 제1열전소자와 제2열전소자를 상호 연결하여 하나의 열전소자(500')를 구성할 수 있다.
이와 같이, 태양전지(100')를 이용하여 광에너지를 전기에너지로 변환함과 동시에 열전소자(500')를 이용하여 집광된 태양 광에 의해 발생하는 열을 전기에너지로 변환할 수 있어 발전효율을 증대시킬 수 있다.
도 6에서 도시한 바와 같이, 히트싱크(600')는 태양전지 리시버(200')의 하부에 설치할 수 있다. 히트싱크(600')는 태양전지(100)에서 발생하여 태양전지 리시버(200')로 전달된 열 및 후술할 단열홈부(650')에 의해 열전소자(500') 측으로 유도되는 열을 외부로 방출하는 방열판 역할을 한다.
히트싱크(600')의 하면에는 상면 방향으로 소정깊이를 갖는 원형 형상의 단열홈부(650')를 형성할 수 있다. 단열홈부(650')의 위치는 태양전지 리시버(100')의 위치에 대응하는 히트싱크(600')의 하면으로 하되, 단열홈부(650') 저면의 면적을 태양전지 리시버(200')의 면적보다 크게 형성할 수 있다.
상기 단열홈부(650')내의 공기는 단열기능을 수행하게 된다. 도 6에서 도시한 바와 같이 단열홈부(650')는 히트싱크(600')의 하부로의 열전도 경로를 차단하여 열전소자(500')의 고온부 측으로 열전도를 유도하는 역할을 한다. 도 6에서 도시된 화살표는 태양전지(100') 및 태양전지 리시버(200')에서 순차로 히트싱크(600')로 전달된 열이 단열홈부(650')에 의해 열전소자(500') 고온부 측으로 유도되는 열전도 경로를 개략적으로 나타낸 것이다.
이상 설명한 본 발명은 본 발명이 속한 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 다양한 변형이나 응용이 가능하며, 본 발명에 따른 기술적 사상의 범위는 아래의 특허청구범위에 의하여 정해져야 할 것이다.
100, 100': 태양전지 200, 200': 태양전지 리시버
300, 300': 집광기 400, 400'; 지지체
500, 500': 열전소자 510, 510': P형 열전반도체
530, 530': N형 열전반도체 550, 550': 전극
600, 600': 히트싱크 650, 650': 단열홈부
700, 700': 방열핀

Claims (9)

  1. 상면에 태양전지가 실장된 태양전지 리시버;
    상기 태양전지 리시버의 상부에 설치하여 상기 태양전지에 태양광을 집광하는 집광기;
    상기 태양전지 테두리에 인접한 일단이 고온부가 되고 타단이 저온부가 되도록 상기 태양전지 리시버의 상면에 수평으로 설치한 열전소자; 및
    상기 태양전지 리시버의 하부에 설치한 히트싱크를 포함하고,
    상기 열전소자는 상기 태양전지를 중심으로 방사형으로 복수의 P형 열전반도체 및 N형 열전반도체를 직렬로 연결하여 수평하게 교대로 설치하고, 상기 태양전지를 중심으로 동심원 형태를 이루는 것을 특징으로 하는 태양에너지를 이용한 복합발전장치.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 태양전지의 위치에 대응하는 상기 히트싱크의 하면 위치에 단열홈부를 형성한 것을 특징으로 하는 태양에너지를 이용한 복합발전장치.
  5. 상면에 태양전지가 실장된 태양전지 리시버;
    상기 태양전지 리시버의 상부에 설치하여 상기 태양전지에 태양광을 집광하는 집광기;
    상기 태양전지 리시버의 하부에 설치한 히트싱크; 및
    상기 태양전지 리시버의 테두리에 인접한 일단이 고온부가 되고 타단이 저온부가 되도록 상기 히트싱크의 상면에 수평으로 설치한 열전소자를 포함하고,
    상기 열전소자는 상기 태양전지 리시버를 중심으로 방사형으로 복수의 P형 열전반도체 및 N형 열전반도체를 직렬로 연결하여 수평하게 교대로 설치하고, 상기 태양전지 리시버를 중심으로 동심원 형태를 이루는 것을 특징으로 하는 태양에너지를 이용한 복합발전장치.
  6. 삭제
  7. 삭제
  8. 청구항 5에 있어서,
    상기 태양전지 리시버의 위치에 대응하는 상기 히트싱크의 하면 위치에 단열홈부를 형성한 것을 특징으로 하는 태양에너지를 이용한 복합발전장치.
  9. 청구항 1 또는 청구항 5에 있어서,
    상기 열전소자의 바깥쪽 테두리 위치에 대응하는 상기 히트싱크의 하면에는 방열핀을 더 설치한 것을 특징으로 하는 태양에너지를 이용한 복합발전장치.
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20160112150A (ko) * 2015-03-18 2016-09-28 한국과학기술연구원 광전 열전 융합 발전소자 및 그 제조방법
KR101771148B1 (ko) * 2015-11-30 2017-08-25 재단법인대구경북과학기술원 태양열 집열형 열전발전 모듈 및 이를 포함하는 시스템
KR20200071576A (ko) 2018-12-11 2020-06-19 한국에너지기술연구원 광전 열전 융합소자 및 이를 포함하는 발전모듈
KR102245242B1 (ko) 2020-10-29 2021-04-27 김태훈 태양에너지 저장시스템

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007081097A (ja) * 2005-09-14 2007-03-29 Frontier Material:Kk 太陽光・熱ハイブリッドモジュールおよびハイブリッド発電システム、並びに建材一体型モジュールおよび建物
JP2007214523A (ja) 2006-02-13 2007-08-23 Sadao Takagi Tpv複合発電装置
KR100868492B1 (ko) 2008-01-28 2008-11-12 (주) 경원 열전소자가 구비된 태양전지 발전장치

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007081097A (ja) * 2005-09-14 2007-03-29 Frontier Material:Kk 太陽光・熱ハイブリッドモジュールおよびハイブリッド発電システム、並びに建材一体型モジュールおよび建物
JP2007214523A (ja) 2006-02-13 2007-08-23 Sadao Takagi Tpv複合発電装置
KR100868492B1 (ko) 2008-01-28 2008-11-12 (주) 경원 열전소자가 구비된 태양전지 발전장치

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20160112150A (ko) * 2015-03-18 2016-09-28 한국과학기술연구원 광전 열전 융합 발전소자 및 그 제조방법
KR101665309B1 (ko) * 2015-03-18 2016-10-13 한국과학기술연구원 광전 열전 융합 발전소자 및 그 제조방법
KR101771148B1 (ko) * 2015-11-30 2017-08-25 재단법인대구경북과학기술원 태양열 집열형 열전발전 모듈 및 이를 포함하는 시스템
KR20200071576A (ko) 2018-12-11 2020-06-19 한국에너지기술연구원 광전 열전 융합소자 및 이를 포함하는 발전모듈
KR102245242B1 (ko) 2020-10-29 2021-04-27 김태훈 태양에너지 저장시스템

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