KR101134078B1 - 집광형 태양전지 모듈 및 냉각 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 태양광과 태양열을 모두 이용하여 전력생산효율을 향상시키고, 광전소자와 열전소자를 효과적으로 냉각시킬 수 있는 집광형 태양전지 모듈에 관한 것으로서, 집광수단; 상기 집광수단으로부터 태양광을 받아 발전을 하는 광전소자가 배치되는 제1기판; 및 상기 제1기판의 하부에 배치되며 열전소자가 배치되는 제2기판을 포함하며, 상기 제1기판과 제2기판이 교대로 집광수단을 향하여 위치 이동할 수 있는 것을 특징으로 하는 태양전지 모듈을 제공한다.

Description

집광형 태양전지 모듈 및 냉각 방법{CONCENTRATING PHOTOVOLTAICS MODULE AND THE COOLING METHOD}
본 발명은 집광형 태양전지 모듈 및 모듈의 냉각방법에 관한 것으로서, 보다 자세하게는 열전소자와 광전소자가 결합된 집광형 태양전지에 있어서, 광전소자와 열전소자를 효과적으로 냉각시킬 수 있는 집광형 태양전지 모듈에 관한 것이다.
화석연료의 고갈, 화석연료의 이용에 따른 이산화탄소의 발생 및 그로 인한 기후변화 등이 심각한 문제로 대두되면서 화석에너지를 대체할 새로운 에너지원의 개발이 세계적으로 진행되고 있다. 이러한 대체에너지 중 가장 유망한 것이 바로 태양에너지이다. 태양에너지는 태양과 지구가 존재하는 한 지속적으로 공급되고 대기오염을 일으키지 않으므로 가장 이상적인 대체에너지이다.
태양전지는 태양에너지를 흡수하여 전기로 바꾸는 전지이다. 태양전지에는 태양열을 이용하여 터빈을 회전시키는데 필요한 증기를 발생시키는 태양열 전지와, 반도체의 성질을 이용하여 태양광을 전기에너지로 변환시키는 태양광 전지가 있으며, 태양전지라고 하면 일반적으로 태양광 전지(이하 태양전지라 한다)를 일컫는다.
태양전지에 대해 간략하게 설명하면, 정공에 의해 전도가 발생되는 p-형 반도체와 전자에 의해 전도가 발생되는 n-형 반도체를 접합시킨 상태에서 태양광을 쬐면 전자와 정공 전하가 생성되어 전류가 흐르고, 이에 광기전력(photovoltaic effect)이 발생하여 전력을 획득한다.
그런데 태양전지를 이용한 태양광 발전은 에너지 생산단가가 화력, 수력, 원자력 발전에 비해 훨씬 고가이며, 광전변환율이 좋지 못해 면적 대비 전력생산효율이 낮은 문제를 갖고 있다.
이러한 문제점을 해결하고자, CPV(concentrating photovoltaics)로 불리는 집광형 태양전지가 개발되었다. 집광형 태양전지는 렌즈나 거울 등의 집광수단을 사용하여 태양광을 모아서 태양전지에 공급함으로써 효율을 향상시킨 태양전지이다. 현재까지 개발된 집광형 태양전지 중 최고 효율 제품은 GalnP / GalnAs(1.3eV)/ GalnAS(0.9eV) cell이다. 이 태양전지는 약 1000x로 광을 집광할 경우 41.1%의 변환효율을 나타낸다.
한편 열을 전기로 변환시킬 수 있는 특성을 가진 열전소자(thermoelectric element, peltier)를 태양전지와 동시에 동작하게 함으로써 전체 발전 효율을 높이려는 연구도 계속되고 있다. 즉 태양광 중에서 태양전지의 광전소자(photoelectric element)에서 변환하지 못하는 주파수 성분 중 적외선 영역을 열전소자가 받아 열에너지를 전기로 변환시킴으로써 전체 효율을 높일 수 있다. 집광형 태양전지의 경우 태양광의 집속에 따른 온도 상승이 크기 때문에 열전소자를 결합하여 집광형 태양전지를 냉각시켜 줌으로써 발전효율을 높여 더 큰 발전효과를 얻을 수 있다.
그러나 집광형 태양전지에서는 집광 시 발생되는 열로 인해 태양전지가 과열되어 태양전지가 열화되고 효율이 낮아지는 문제가 있다. 또 과열된 상태가 지속될 경우 태양전지가 오작동하거나 태양전지가 소각되는 현상이 발생될 우려도 있다.
본 발명은 전술한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 열전소자와 광전소자가 결합된 집광형 태양전지에 있어서, 광전소자를 효과적으로 냉각하면서 발전 효율을 최대로 할 수 있는 집광형 태양전지 모듈 및 상기 모듈을 냉각하는 방법을 제공하는 것이 목적이다.
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명에서는 아래 구성으로 이루어지는 집광형 태양전지 모듈을 제공한다.
집광수단;
상기 집광수단으로부터 태양광을 받아 발전을 하는 광전소자가 배치되는 제1기판; 및
상기 제1기판의 하부에 배치되며 열전소자가 배치되는 제2기판을 포함하며,
상기 제1기판과 제2기판이 교대로 집광수단을 향하여 위치 이동할 수 있는 것을 특징으로 한다.
상기 구성의 집광형 태양전지 모듈에 의하면, 광전소자가 집광수단을 향하여 위치하여 발전을 하는 동안은, 열전소자는 그 반대편을 향하여 있으므로 태양광을 받지 않는다. 반대로 광전소자와 열전소자가 서로 위치를 바꿈으로써 열전소자가 집광수단을 향할 경우에는 열전소자가 발전을 한다. 이때 광전소자는 집광수단으로부터 태양광을 받지 않기 때문에 냉각이 이루어진다. 따라서 광전소자의 과열에 의한 문제를 자연히 해결할 수 있다. 또 광전소자가 냉각되는 동안에도 열전소자를 통해 발전이 이루어지기 때문에 전체 모듈의 효율을 높일 수 있다.
한편 제1기판과 제2기판은 모터 등의 구동수단에 의해 회전시킴으로써 위치이동할 수 있다. 기판의 회전은 일정 시간 간격으로 이루어지게 할 수 있다. 또는 소자의 온도가 일정값을 넘어가는 때를 센서를 통해 검출함으로써 회전시킬 수도 있다.
또 본 발명에서는 아래와 같은 단계로 이루어지는 집광형 태양전지 모듈의 냉각방법을 제공한다.
집광수단, 광전소자 및 상기 광전소자의 대향면에 위치하는 열전소자를 구비하는 집광형 태양전지 모듈을 준비하는 단계;
상기 집광수단에서 모은 태양광을 광전소자에 공급하여 태양광 발전을 하는 단계; 및
상기 광전수단이 가열되면 상기 집광수단에서 모인 태양광이 열전소자에 공급되도록, 광전소자와 열전소자의 위치를 바꾸는 단계로 이루어진다.
이때, 미리 설정된 온도보다 상기 광전소자 또는 열전소자의 온도가 높아질 경우 광전소자와 열전소자의 위치 변경이 이루어지도록 하는 것이 바람직하다.
상술한 바와 같이 구성된 본 발명에 의하면, 광전소자 및 열전소자의 발전 및 냉각을 효율적으로 제어함으로써, 과열로 인한 태양전지의 열화, 손상, 오작동 등을 방지할 수 있다. 따라서 태양전지 모듈의 효율, 성능, 수명 향상에 큰 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 집광형 태양전지 시스템의 사시도이다.
도 2와 도 3은 도 1의 집광형 태양전지 시스템을 구성하는 모듈의 사시도 및 단면도이다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 집광형 태양전지 시스템의 사시도이다.
도 5와 도 6은 도 4의 집광형 태양전지 시스템을 구성하는 모듈의 사시도 및 단면도이다.
도 7은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 집광형 태양전지 시스템의 사시도이다.
도 8과 도 9는 도 7의 집광형 태양전지 시스템을 구성하는 모듈의 사시도 및 단면도이다.
첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 실시예를 상세히 설명한다. 이하, 본 발명에 따른 실시예를 설명함에 있어, 그리고 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 부가하였다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 집광형 태양전지 시스템의 사시도이고, 도 2와 도 3은 도 1의 집광형 태양전지 시스템을 구성하는 모듈의 사시도 및 단면도이다.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 집광형 태양전지 시스템은, 평행하게 배열된 다수의 집광형 태양전지 모듈(100)과, 이 모듈(100)을 회전시키는 구동부(200)를 포함한다. 또한, 구동부(200)를 제어하는 제어부(500)를 포함한다.
모듈(100)은, 상하로 일정 거리 이격되고 평행하게 배치된 제1 및 제2기판(110,120)과, 제1 및 제2기판(110,120)의 양단을 연결하는 고정판(130)과, 제1기판(110)의 외측면(상면)에 배열된 광전소자(140)와, 제2기판(120)의 외측면(하면)에 배열된 열전소자(150)로 구성된다.
광전소자(140)는 태양광을 이용하여 광기전력을 발생시키는 소자이다. III-V족 화합물 반도체 전지가 일반적이며, GaAs가 대표적이나 그에 한정되지는 않는다. 도 3에 도시된 바와 같이 집광수단은 본 실시예에서는 렌즈(142)를 포함한다.
열전소자(150)는 온도차에 의해 기전력을 발생시키는 제베크효과(Seebeck effect)를 이용하는 소자이며, 태양의 복사에너지를 전기에너지로 변환한다.
제1 및 제2기판(110,120)에는 광전소자(140) 또는 열전소자(150)를 이용한 발전과정에서 광전소자(140) 또는 열전소자(150)의 온도변화를 측정하기 위한 온도센서(112,122)가 설치된다. 또한, 제1기판(110)의 내측면(하면)과 제2기판(120)의 내측면(상면)에는 광전소자(140)와 열전소자(150)에서 발생된 열을 외부로 배출하기 위한 방열판(114,124)이 설치된다.
이때, 도면에 도시된 것처럼 방열판(114,124)에 방열돌기(114a,124a)와 방열홈(114b,124b)을 형성할 경우 외기와의 접촉면적이 증대되어 방열효율을 향상시킬 수 있다. 또한, 방열돌기(114a,124a)와 방열홈(114b,124b)을 모듈(100)의 측면방향으로 형성할 경우 모듈(100)의 개방된 측면을 통해 유입 또는 배출되는 외기가 방열돌기(114a,124a) 사이의 방열홈(114b,124b)으로 유입되므로 방열효율이 향상된다.
제1 및 제2기판(110,120)을 연결하는 고정판(130)에는 샤프트(132)가 돌출되고, 샤프트(132)에는 제1 및 제2기판(110,120)의 위상을 전환시키기 위한 구동부(200)가 연결된다. 이와 같은 구조에 의해 구동부(200)를 작동시킬 경우 제1 및 제2기판(110,120)의 위상이 전환되며 광전소자(140) 및 열전소자(150)의 위치가 서로 바뀐다. 즉, 모듈(100)의 상부에 위치했던 광전소자(140)가 하부로 이동하고, 하부에 위치했던 열전소자(150)는 상부로 이동한다.
이때, 고정판(130)은 제1 및 제2기판(110,120)을 열적, 전기적으로 분리시킬 수 있는 절연체로 제작된다. 따라서 제1 및 제2기판(110,120)에서 발생된 열 및 전기가 다른 기판으로 전달되지 않으므로 발전에 사용되지 않는 광전소자(140) 또는 열전소자(150)를 효과적으로 냉각시킬 수 있다.
모듈(100)을 회전시키는 구동부(200)는, 모터(210)와, 모터(210)의 회전축 및 고정판(130)의 샤프트(132)에 설치되는 풀리(220)와, 풀리(220)에 감기는 벨트(230)로 구성된다. 이 중에서 모터(210)는 광전소자(140)와 열전소자(150)의 위상을 정확히 전환할 수 있도록 회전축의 각도 조절이 가능한 스테핑모터이다.
한편, 모터(210)의 회전력을 모듈(100)로 전달하기 위한 전동수단으로 풀리(220)와 벨트(230) 외에 기어를 포함한 다양한 구조의 전동수단을 적용할 수 있다. 또한, 본 실시예에서는 하나의 모터(210)로 다수의 모듈(100)을 회전시키는 구조를 예시하고 있으나 다수의 모터(210)를 설치하여 모듈(100)의 개별적으로 회전시킬 수 있다.
상술한 바와 같은 구조로 이루어진 본 실시예는 광전소자(140)를 이용한 태양광 발전모드와 열전소자(150)를 이용한 태양열 발전모드가 있다.
우선, 태양광 발전모드에서는 광전소자(140)가 모듈(100)의 상부에 위치된 상태로 태양광에 노출된다. 태양광이 집광된 광전소자(140)는 광기전력을 발생시키고, 전력생산부(미도시)가 광전소자(140)에서 발생된 광기전력을 변환하여 가용전력으로 생산한다.
태양광 발전모드 중 광전소자(140)가 태양광에 장시간 노출될 경우 집광시 발생되는 열로 인해 열화될 우려가 있다. 이를 방지하기 위하여 본 실시예에서는 제1기판(110)에 설치된 온도센서(112)를 이용하여 광전소자(140)의 온도를 측정하고, 측정된 온도가 설정 온도까지 상승할 경우 제어부(500)에 의해 모터(210)가 구동하여 모듈(100)을 회전시킨다. 즉, 모듈(100)의 상부에 위치했던 광전소자(140)가 하부로 이동함과 동시에 하부에 위치했던 열전소자(150)가 상부로 이동된다.
한편, 제어부(500)는 온도센서(112)를 통해 측정된 광전소자(140)의 온도가 60℃를 초과할 경우 모터(210)를 구동시켜 광전소자(140)와 열전소자(150)의 위상을 전환한다. 이와 같이 모터(210)를 작동시키기 위한 설정 온도를 60℃로 한정한 이유는 광전소자(140)의 온도가 상술한 설정 온도(60℃)를 초과할 경우 광전변환율이 저하되기 때문이다.
상술한 과정을 거쳐 열전소자(150)가 모듈(100)의 상부에 위치되면 열전소자(150)를 이용한 태양열 발전모드로 전환되고, 그와 동시에 가열된 상태의 광전소자(140)는 태양광과 직접 접촉되지 않으므로 냉각된다.
한편, 태양열에 장시간 노출되어 열전소자(150)의 온도가 상승하면 제어부(500)가 모터(210)를 구동시켜 모듈(100)을 회전시킴으로써 광전소자(140)를 이용한 태양광 발전모드로 다시 전환한다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 집광형 태양전지의 사시도이고, 도 5와 도 6은 도 4의 집광형 태양전지 중 모듈의 사시도 및 단면도이다.
도 4 내지 도 6을 참조하면, 본 실시예에 따른 집광형 태양전지는 모듈(300)을 제외한 다른 구성요소가 상술한 일 실시예와 동일하므로 동일한 구성에 대한 상세한 설명을 생략하기로 한다.
모듈(300)은, 서로 평행하게 배치되어 프리즘 형태를 이루는 제1 내지 제3기판(310,320,330)과, 제1 내지 제3기판(310,320,330)의 양단을 연결하는 고정판(340)과, 제1 및 제2기판(310,320)의 외측면에 배열된 광전소자(350)와, 제3기판(330)의 외측면에 배열된 열전소자(360)로 구성된다.
제1 내지 제3기판(310,320,330)의 외측면에는 광전소자(350)와 열전소자(360)의 온도를 측정하기 위한 온도센서(312,322,332)가 설치되고, 내측면에는 광전소자(350)와 열전소자(360)에서 발생된 열을 외부로 배출하기 위한 방열판(314,324,334)이 설치된다.
이때, 방열판(314,324,334)에 모듈(300)의 길이방향으로 형성된 방열돌기(314a,324a,334a)와 방열홈(314b,324b,334b)이 형성된다. 이와 같이, 방열돌기(314a,324a,334a)와 방열홈(314b,324b,334b)을 모듈(300)의 길이방향으로 형성한 이유는, 제1 내지 제3기판(310,320,330)에 의해 모듈(300)의 측면을 통한 외기의 흐름이 원활하지 않기 때문이다. 즉, 본 실시예의 모듈(300)은 후술할 공기주입공(344)과 방열공(346)을 통해 유입 및 배출되는 공기를 이용하여 열을 배출하므로 유입된 공기가 모듈(300)의 길이방향으로 원활하게 이송되도록 함으로써 방열효율을 향상시키기 위함이다.
고정판(340)에는 샤프트(342)가 돌출되고, 샤프트(342)에는 제1 내지 제3기판(310,320,330)의 위상을 전환시키기 위한 구동부(200)가 연결된다. 이와 같은 구조에 의해 구동부(200)를 작동시킬 경우 제1 내지 제3기판(310,320,330)의 위상이 전환되며 광전소자(350) 및 열전소자(360)의 위치가 서로 바뀐다.
이때, 고정판(340)의 샤프트(342)에는 공기주입공(344)이 형성되고, 고정판(340)에는 다수의 방열공(346)이 형성된다. 공기주입공(344)과 방열공(346)은 상술한 바와 같이 광전소자(350) 및 열전소자(360)를 냉각시키기 위한 공기가 유입 및 배출되는 부분이며, 이 중에서 공기주입공(344)에는 송풍기(미도시)가 연결된다.
본 실시예는 일 실시예와 마찬가지로 광전소자(350)를 이용한 태양광 발전모드와 열전소자(360)를 이용한 태양열 발전모드가 있다.
태양광 발전모드 중 제1기판(310)에 설치된 광전소자(350)의 온도가 상승하면 모듈(300)을 회전시켜 제2기판(320)에 설치된 광전소자(350) 또는 제3기판(330)에 설치된 열전소자(360)를 상부로 이동시킨다. 즉, 외부 환경 및 사용자의 필요에 따라 제2기판(320)의 광전소자(350)를 상부에 위치시켜 태양광 발전모드를 지속하거나 제3기판(330)의 열전소자(360)를 상부에 위치시켜 태양열 발전모드로 전환할 수 있다.
일례로, 날씨가 청명하여 태양광이 좋은 경우에는 제2기판(320)의 광전소자(350)를 이용하여 태양광 발전모드를 지속하는 것이 바람직하며, 구름이 많아 태양광이 좋지 못한 경우에는 제3기판(330)의 열전소자(360)를 이용하여 태양열 발전모드로 전환하는 것이 바람직하다.
도 7은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 집광형 태양전지의 사시도이고, 도 8과 도 9는 도 7의 집광형 태양전지 중 모듈의 사시도 및 단면도이다.
도 7 내지 도 9를 참조하면, 본 실시예에 따른 집광형 태양전지는 모듈(400)을 제외한 다른 구성요소가 상술한 일 실시예와 동일하므로 동일한 구성에 대한 상세한 설명을 생략하기로 한다.
모듈(400)은, 서로 평행하게 배치되어 사각파이프 형태를 이루는 제1 내지 제4기판(410,420,430,440)과, 제1 내지 제4기판(410,420,430,440)의 양단을 연결하는 고정판(450)과, 제1 및 제3기판(410,430)의 외측면에 배열된 광전소자(460)와, 제2 및 제4기판(420,440)의 외측면에 배열된 열전소자(470)로 구성된다.
제1 내지 제4기판(410,420,430,440)의 외측면에는 광전소자(460)와 열전소자(470)의 온도를 측정하기 위한 온도센서(412,422,432,442)가 설치되고, 내측면에는 광전소자(460)와 열전소자(470)에서 발생된 열을 외부로 배출하기 위한 방열판(414,424,434,444)이 설치된다. 또한, 방열판(414,424,434,444)에는 모듈(300)의 길이방향으로 연장된 방열돌기(414a,424a,434a,444a)와 방열홈(414b,424b,434b,444b)이 형성된다.
고정판(450)에는 샤프트(452)가 돌출되고, 샤프트(452)에는 제1 내지 제4기판(410,420,430,440)의 위상을 전환시키기 위한 구동부(200)가 연결된다. 이와 같은 구조에 의해 구동부(200)를 작동시킬 경우 제1 내지 제4기판(410,420,430,440)의 위상이 전환되며 광전소자(460) 및 열전소자(470)의 위치가 서로 바뀐다.
이때, 고정판(450)의 샤프트(452)에는 공기주입공(454)이 형성되고, 고정판(450)에는 다수의 방열공(456)이 형성된다. 공기주입공(454)과 방열공(456)은 광전소자(460) 및 열전소자(470)를 냉각시키기 위해 모듈(400)의 내부로 공기가 유입되거나 배출되는 부분이다.
본 실시예는 일 실시예 및 다른 실시예와 마찬가지로 광전소자(460)를 이용한 태양광 발전모드와 열전소자(470)를 이용한 태양열 발전모드가 있다.
태양광 발전모드 중 제1기판(410)에 설치된 광전소자(460)의 온도가 상승하면 모듈(400)을 회전시켜 제2 내지 제4기판(420,430,440)에 설치된 광전소자(460) 및 열전소자(470)를 이용하여 태양광 발전모드를 지속하거나 태양열 발전모드로 전환할 수 있다.
이러한 구조의 본 실시예는 4개의 기판(410,420,430,440)에 광전소자(460) 및 열전소자(470)가 교번하게 설치되므로 외부 환경 및 사용자의 필요에 따라 태양광 발전모드를 지속하거나 태양열 발전모드로 전환할 수 있다. 특히, 두 쌍의 광전소자(460) 및 열전소자(470)를 교번하여 사용할 수 있으므로 광전소자(460) 및 열전소자(470)의 냉각시간을 연장시킬 수 있어 태양광과 태양열이 강한 여름철에 매우 적합하다.
이상 본 발명을 바람직한 실시예를 통하여 설명하였는데, 상술한 실시예는 본 발명의 기술적 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과하며, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 변화가 가능함은 이 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이해할 수 있을 것이다.
예를 들어, 냉각을 원활하게 하기 위해 열전소자에 전류를 흘려 펠티어 효과에 의한 냉각 성능 향상을 유도할 수도 있다.
이와 같이, 본 발명의 보호범위는 특정 실시예가 아니라 특허청구범위에 기재된 사항에 의해 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술적 사상도 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
100: 모듈 110: 제1기판
120: 제2기판 130: 고정판
140: 광전소자 150: 열전소자
200: 구동부 210: 모터
220: 풀리 230: 벨트

Claims (16)

  1. 집광수단;
    상기 집광수단으로부터 태양광을 받아 발전을 하는 광전소자가 배치되는 제1기판;
    상기 제1기판의 하부에 배치되며 열전소자가 배치되는 제2기판; 및
    샤프트가 돌출되고, 상기 제1기판 및 제2기판을 연결하는 고정판을 포함하며,
    상기 샤프트에 의해 상기 제1기판과 제2기판이 교대로 상기 집광수단을 향하여 위치 이동할 수 있는 것을 특징으로 하는 집광형 태양전지 모듈.
  2. 집광수단;
    상기 집광수단으로부터 태양광을 받아 발전을 하는 광전소자가 배치되는 제1기판;
    광전소자가 배치되는 제2기판; 및
    열전소자가 배치되는 제3기판을 포함하고,
    상기 제2기판과 제3기판은 상기 제1기판의 측하방에 위치하여 제1기판 내지 제3기판은 프리즘 형태를 이루며,
    상기 제1기판 내지 제3기판이 이룬 프리즘 형태의 길이방향으로 내측에 위치하는 샤프트를 더 포함하고,
    상기 샤프트에 의해 제1기판 내지 제3기판이 교대로 상기 집광수단을 향하여 위치 이동할 수 있는 것을 특징으로 하는 집광형 태양전지 모듈.
  3. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
    상기 기판들에 온도감지수단이 결합되어, 특정 온도 조건에서 기판의 위치를 이동시키는 것을 특징으로 하는 집광형 태양전지 모듈.
  4. 청구항 3에 있어서,
    상기 온도감지수단에서 측정된 온도가 60℃를 초과할 경우 상기 기판의 위치를 이동시키는 것을 특징으로 하는 집광형 태양전지 모듈.
  5. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
    상기 기판들이 특정 시간 간격으로 위치 이동하는 것을 특징으로 하는 집광형 태양전지 모듈.
  6. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
    상기 기판의 내측면에 방열판이 형성되는 것을 특징으로 하는 집광형 태양전지 모듈.
  7. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
    상기 기판들 사이에 절연체가 위치하는 것을 특징으로 하는 집광형 태양전지 모듈.
  8. 청구항 7에 있어서,
    상기 샤프트가 구동수단에 의해 회전하는 것을 특징으로 하는 집광형 태양전지 모듈.
  9. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
    상기 광전소자가 III-V족 화합물 반도체 소자인 것을 특징으로 하는 집광형 태양전지 모듈.
  10. 청구항 9에 있어서,
    상기 III-V족 화합물이 GaAs 또는 InP인 것을 특징으로 하는 집광형 태양전지 모듈.
  11. 집광수단, 광전소자 및 상기 광전소자의 대향면에 위치하는 열전소자를 구비하는 집광형 태양전지 모듈을 준비하는 단계;
    상기 집광수단에서 모은 태양광을 광전소자에 공급하여 태양광 발전을 하는 단계; 및
    상기 광전소자가 가열되면 상기 집광수단에서 모인 태양광이 열전소자에 공급되도록 상기 광전소자와 열전소자 사이에 위치한 샤프트에 의해 광전소자와 열전소자의 위치를 바꾸는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 집광형 태양전지 모듈의 냉각방법.
  12. 청구항 11에 있어서,
    미리 설정된 온도보다 상기 광전소자 또는 열전소자의 온도가 높아질 경우 광전소자와 열전소자의 위치 변경이 이루어지는 것을 특징으로 하는 집광형 태양전지 모듈의 냉각방법.
  13. 청구항 11에 있어서,
    상기 광전소자 및 열전소자의 위치가 특정 시간 간격으로 위치 이동하는 것을 특징으로 하는 집광형 태양전지 모듈의 냉각방법.
  14. 청구항 11에 있어서,
    상기 열전소자에 전류를 흘려 펠티어 효과에 의한 냉각을 발생시키는 것을 특징으로 하는 집광형 태양전지 모듈의 냉각방법.
  15. 청구항 11에 있어서,
    상기 광전소자가 III-V족 화합물 반도체 소자인 것을 특징으로 하는 집광형 태양전지 모듈의 냉각방법.
  16. 청구항 15에 있어서,
    상기 III-V족 화합물이 GaAs 또는 InP인 것을 특징으로 하는 집광형 태양전지 모듈의 냉각방법.
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Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH10173214A (ja) 1996-12-13 1998-06-26 Toyota Motor Corp 集光型太陽電池装置
US20090064994A1 (en) 2005-05-13 2009-03-12 Clive Keith Weatherby Concentrating solar collector
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Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH10173214A (ja) 1996-12-13 1998-06-26 Toyota Motor Corp 集光型太陽電池装置
US20090064994A1 (en) 2005-05-13 2009-03-12 Clive Keith Weatherby Concentrating solar collector
US20090301547A1 (en) 2006-03-11 2009-12-10 Pyron, Inc. Solar generators comprising floating hollow elements
KR20100030778A (ko) * 2008-09-11 2010-03-19 한기봉 하이브리드 발전장치

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