KR101172173B1 - 태양광 발전장치 - Google Patents
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Abstract
태양광 발전장치가 개시된다. 태양광 발전장치는 함몰 영역을 정의하며 구부러지는 태양전지 패널; 및 상기 함몰 영역을 덮는 플레이트를 포함한다. 태양광 발전장치는 태양전지 패널에서 반사되는 광을 다시 태양전지 패널로 입사시키고, 이에 따라서, 광-전 변환 효율을 향상시킬 수 있다.
Description
실시예는 태양광 발전장치에 관한 것이다.
광전 변환 효과를 이용하여 빛에너지를 전기 에너지로 변환하는 태양광 발전 모듈은 지구 환경의 보전에 기여하는 무공해 에너지를 얻는 수단으로 널리 사용되고 있다.
태양 전지의 광전 변환 효율이 개선됨에 따라, 태양광 발전 모듈을 구비한 많은 태양광 발전 시스템이 주거 용도로까지 설치되기에 이르렀다.
실시예는 향상된 효율을 가지는 태양광 발전장치를 제공하고자 한다.
실시예에 따른 태양광 발전장치는 함몰 영역을 정의하며 구부러지는 태양전지 패널; 및 상기 함몰 영역을 덮는 플레이트를 포함한다.
특히, 태양전지 패널은 곡면을 이루며 구부러질 수 있고, 플레이트는 투명하며, 굴절률이 서로 다른 두 개의 층들로 형성될 수 있다.
실시예에 따른 태양광 발전장치는 구부러지는 태양전지 패널에 광이 입사되어 발전할 수 있다. 특히, 구부러지는 구조를 가지는 태양전지 패널의 내측면, 즉, 함몰 영역과 인접하는 내측면에 광이 입사되어 전기에너지가 생산될 수 있다.
이때, 태양전지 패널은 구부러지는 구조를 가지기 때문에, 태양전지 패널의 내측면에 반사되는 태양광은 다시 태양전지 패널에 입사될 수 있다.
또한, 상기 플레이트는 굴절률이 서로 다른 두 개 이상의 층들로 구성될 수 있다. 이에 따라서, 상기 플레이트는 상기 함몰 영역으로 입사되는 광의 세기를 증가시키고, 상기 함몰 영역으로부터 출사되는 광을 감소시킬 수 있다.
따라서, 실시예에 따른 태양광 발전장치는 향상된 발전효율을 가진다. 특히, 실시예에 따른 태양광 발전장치는 구부러지기 때문에, 좁은 공간에서도 효과적으로 설치될 수 있다.
도 1은 실시예에 따른 태양광 발전장치를 도시한 분해 사시도이다.
도 2는 실시예에 따른 태양광 발전장치를 도시한 사시도이다.
도 3은 도 2에서 A-A`를 따라서 절단한 단면을 도시한 단면도이다.
도 4는 다른 실시예에 따른 태양광 발전장치를 도시한 단면도이다.
도 2는 실시예에 따른 태양광 발전장치를 도시한 사시도이다.
도 3은 도 2에서 A-A`를 따라서 절단한 단면을 도시한 단면도이다.
도 4는 다른 실시예에 따른 태양광 발전장치를 도시한 단면도이다.
실시 예의 설명에 있어서, 각 패널, 플레이트, 기판, 부, 층, 전지 또는 영역 등이 각 패널, 플레이트, 기판, 부, 층, 전지 또는 영역 등의 "상(on)"에 또는 "아래(under)"에 형성되는 것으로 기재되는 경우에 있어, "상(on)"과 "아래(under)"는 "직접(directly)" 또는 "다른 구성요소를 개재하여 (indirectly)" 형성되는 것을 모두 포함한다. 또한 각 구성요소의 상 또는 아래에 대한 기준은 도면을 기준으로 설명한다. 도면에서의 각 구성요소들의 크기는 설명을 위하여 과장될 수 있으며, 실제로 적용되는 크기를 의미하는 것은 아니다.
도 1은 실시예에 따른 태양광 발전장치를 도시한 분해 사시도이다. 도 2는 실시예에 따른 태양광 발전장치를 도시한 사시도이다. 도 3은 도 2에서 A-A`를 따라서 절단한 단면을 도시한 단면도이다.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 실시예에 따른 태양광 발전장치는 태양전지 패널(100), 투명 플레이트(200), 제 1 반사부(310) 및 제 2 반사부(320)를 포함한다.
상기 태양전지 패널(100)은 구부러진 형상을 가진다. 더 자세하게, 상기 태양전지 패널(100)은 함몰 영역(RA)을 정의하며 구부러진 형상을 가진다. 즉, 상기 태양전지 패널(100)은 상기 함몰 영역(RA)을 둘러싼다. 예를 들어, 상기 태양전지 패널(100)은 상기 함몰 영역(RA)을 반원통 형상으로 둘러쌀 수 있다. 이때, 상기 태양전지 패널(100)의 내측면은 상기 함몰 영역(RA)과 마주한다.
상기 태양전지 패널(100)은 태양광을 입사받아 전기에너지로 변환시킨다. 또한, 실시예에 따른 태양광 발전장치는 상기 태양전지 패널(100)로부터 생성되는 전기에너지를 정류하고 축전하기 위한 장치들을 더 포함할 수 있다.
상기 태양전지 패널(100)은 플렉서블 기판(110) 및 태양전지들(120)을 포함한다.
상기 플렉서블 기판(110)은 플레이트 형상을 가지며, 플렉서블하다. 상기 플렉서블 기판(110)은 만곡되어 반원통 형상을 유지할 수 있다. 상기 플렉서블 기판(110)으로 사용되는 물질의 예로서는 스테인레스 스틸 등과 같은 금속 또는 폴리 이미드 등과 같은 폴리머 등을 들 수 있다.
상기 태양전지들(120)은 상기 플렉서블 기판(110) 상에 배치된다. 상기 태양전지들(120)읜 상기 플렉서블 기판(110)의 내측면에 배치된다. 상기 태양전지들(120)은 상기 태양전지 패널(100)의 내측면에 위치한다. 즉, 상기 태양전지들(120)은 상기 함몰 영역(RA)을 향하도록 패치된다.
상기 태양전지들(120)은 태양광을 전기에너지로 변환시킨다. 상기 태양전지들(120)은 서로 직렬로 연결될 수 있다. 상기 태양전지들(120)은 CIGS계 태양전지 등과 같은 I-III-IV족계 반도체 화합물을 포함하는 태양전지, 실리콘계 태양전지 또는 염료 감응 태양전지 일 수 있다.
상기 태양전지들(120)의 면적은 배치되는 위치에 따라서 달라질 수 있다. 예를 들어, 중앙 부분에 배치되는 태양전지들(120)은 작은 면적을 가질 수 있다. 또한, 상기 태양전지 패널(100)의 중앙 부분에서 외곽으로 갈수록 상기 태양전지들(120)의 면적은 점점 커질 수 있다.
예를 들어, 상기 함몰 영역(RA)의 가장 깊은 부분에 배치되는 태양전지들(120)은 가장 좁은 평면적을 가질 수 있다. 또한, 상기 함몰 영역(RA)의 외곽으로 갈수록, 즉, 상기 투명 플레이트(200)에 가까워질수록 상기 태양전지들(120)의 평면적은 증가될 수 있다.
상기 태양전지 패널(100)의 중앙 부분에는 상대적으로 많은 양의 태양광이 입사되고, 상기 태양전지 패널(100)의 외곽 부분에는 상대적으로 적은 양의 태양광이 입사된다.
이때, 중앙 부분에 배치되는 태양전지들은 상대적으로 작은 면적을 가지고, 외곽 부분에 배치되는 태양전지들은 상대적으로 큰 면적을 가진다.
이에 따라서, 각각의 태양전지(120)에 입사되는 태양광의 양은 실질적으로 동일할 수 있다. 따라서, 각각의 태양전지(120)에서 생성되는 전류량도 실질적으로 동일할 수 있다. 결국, 상기 태양전지들(120)이 직렬로 연결될 수 있는데, 이때 각각의 태양전지(120)에서 생성되는 전류량의 편차에 의해서 발생되는 손실이 감소될 수 있다.
상기 투명 플레이트(200)는 상기 함몰 영역(RA)을 덮는다. 즉, 상기 투명 플레이트(200)는 상기 태양전지 패널(100)의 양 끝단에 연결된다. 더 자세하게, 상기 투명 플레이트(200)의 양 끝단이 상기 태양전지 패널(100)의 양 끝단에 연결된다.
상기 투명 플레이트(200)는 투명하며, 플레이트 형상을 가진다. 상기 함몰 영역(RA)으로 입사되는 광의 투과율을 향상시키고, 상기 함몰 영역(RA)으로부터 출사되는 광을 반사시킨다.
즉, 상기 투명 플레이트(200)는 상기 함몰 영역(RA)으로 입사되는 광을 증가시키고, 입사된 광을 상기 함몰 영역(RA) 내로 가둔다. 상기 투명 플레이트(200)는 굴절률이 서로 다른 다수 개의 층들(210, 220)을 포함할 수 있다.
예를 들어, 상기 투명 플레이트(200)는 제 1 투명층(210) 및 제 2 투명층(220)을 포함한다.
상기 제 1 투명층(210)은 상기 함몰 영역(RA) 상에 배치된다. 상기 제 1 투명층(210)은 투명하며, 상기 제 2 투명층(220)보다 더 높은 굴절률을 가진다. 또한, 상기 제 2 투명층(220)은 상기 제 1 투명층(210) 상에 배치된다. 상기 제 2 투명층(220)의 굴절률은 상기 제 1 투명층(210)의 굴절률보다 상대적으로 더 낮다.
즉, 상기 제 1 투명층(210) 및 상기 제 2 투명층(220)의 굴절률은 서로 상대적이며, 사용되는 물질에 따라서 다양하게 조합될 수 있다. 예를 들어, 상기 제 2 투명층(220)은 유리이고, 상기 제 1 투명층(210)은 유리보다 굴절률이 더 높은 TiO2 코팅막일 수 있다. 또한, 상기 제 2 투명층(220)이 유리이고, 상기 제 1 투명층(210)은 유리보다 굴절률이 더 높은 투명수지막일 수 있다.
이와는 다르게, 상기 제 1 투명층(210)은 유리이고, 상기 제 2 투명층(220)은 유리보다 굴절률이 더 낮은 MgF2일 수 있다. 이와는 다르게, 상기 제 1 투명층(210)은 유리이고, 상기 제 2 투명층(220)은 유리보다 굴절률이 더 낮은 투명수지막일 수 있다.
도 3에 도시되 바와 다르게, 상기 투명 플레이트(200)는 3중 층 구조를 가질 수 있다. 즉, 중간에 유리 기판이 개재되고, 유리 기판의 상면에는 유리보다 더 굴절률이 낮은 MgF2막 등이 코팅되고, 유리 기판의 하면에는 유리보다 더 굴절률이 높은 TiO2막 등이 코팅되어, 상기 투명 플레이트가 형성될 수 있다.
이와 같이, 상기 투명 플레이트(200)는 다중 층 구조를 가지기 때문에, 외부로 입사되는 태양광의 투과율을 높이고, 상기 함몰 영역(RA)으로부터 외부로 출사되는 반사광을 줄일 수 있다.
즉, 상기 투명 플레이트(200)는 외부로부터 상기 함몰 영역(RA)으로 진행될수록 더 큰 굴절률을 가진다. 이에 따라서, 태양광이 외부로 입사될 때, 상기 제 2 투명층(220)은 공기와 상기 제 1 투명층(210) 사이의 굴절률의 차이를 완화시킨다. 즉, 상기 제 2 투명층(220)은 중간의 굴절률을 가지기 때문에, 태양광의 입사율이 향상된다.
또한, 상기 태양전지 패널(100)에 반사되어서, 상기 함몰 영역(RA)으로부터 외부로 출사되는 광은 상기 투명 플레이트(200)를 덜 투과한다. 즉, 상기 제 1 투명층(210)과 공기의 굴절률 차이가 크므로, 상기 제 1 투명층(210)의 하면에서 반사가 잘 일어난다.
상기 제 1 반사부(310) 및 상기 제 2 반사부(320)은 반원 형상을 가진다. 즉, 상기 제 1 반사부(310) 및 상기 제 2 반사부(320)은 상기 태양전지 패널(100)의 외곽에 대응되는 곡선 외곽부 및 상기 투명 플레이트(200)의 외곽에 대응되는 직선 외곽부를 포함한다.
상기 제 1 반사부(310)는 상기 원통 형상으로 태양전지 패널(100)의 일 끝단에 배치되고, 상기 제 2 반사부(320)는 상기 원통 형상의 태양전지 패널(100)의 다른 끝단에 배치된다. 상기 제 1 반사부(310) 및 상기 제 2 반사부(320)는 상기 함몰 영역(RA)으로 입사된 태양광을 반사시킨다.
즉, 상기 제 1 반사부(310) 및 상기 제 2 반사부(320)는 상기 원통 형상의 태양전지 패널(100)의 양 끝단으로부터 광이 새는 것을 방지한다. 이에 따라서, 상기 제 1 반사부(310) 및 상기 제 2 반사부(320)는 광-전 변환 효율을 증가시킨다.
상기 제 1 반사부(310) 및 상기 제 2 반사부(320)는 상기 함몰 영역(RA)를 사이에 두고 서로 마주본다. 상기 제 1 반사부(310) 및 상기 제 2 반사부(320)는 상기 태양전지 패널(100)의 끝단 및 상기 투명 플레이트(200)의 끝단에 결합될 수 있다.
상기 제 1 반사부(310) 및 상기 제 2 반사부(320)는 거울 또는 금속 플레이트일 수 있다.
위에서와 같이, 상기 태양전지 패널(100)은 구부러지는 구조를 가지기 때문에, 상기 태양전지 패널(100)의 내측면에 반사되는 태양광은 다시 상기 태양전지 패널(100)에 입사될 수 있다.
또한, 상기 투명 플레이트(200), 상기 제 1 반사부(310) 및 상기 제 2 반사부(320)에 의해서, 입사되는 태양광을 상기 함몰 영역(RA) 내로 효율적으로 가둘 수 있다.
따라서, 실시예에 따른 태양광 발전장치는 향상된 발전효율을 가진다. 특히, 실시예에 따른 태양광 발전장치는 구부러지기 때문에, 좁은 공간에서도 효과적으로 설치될 수 있다.
도 4는 다른 실시예에 따른 태양광 발전장치를 도시한 단면도이다. 본 실시예에 대한 설명에서는 앞서 설명한 실시예를 참조하고, 태양전지 패널에 대해서 추가적으로 설명한다. 앞선 실시예에 대한 설명은 변경된 부분을 제외하고, 본 실시예에 대한 설명에 본질적으로 결합될 수 있다.
도 4를 참조하면, 태양전지 패널은 제 1 태양전지 패널(101) 및 제 2 태양전지 패널(102)을 포함한다. 즉, 상기 태양전지 패널은 만곡된 형상이 아닌 절곡된 형상을 가질 수 있다. 즉, 상기 제 1 태양전지 패널(101)은 상기 제 2 태양전지 패널(102)와 교차하여, 함몰 영역(RA)을 정의한다.
상기 제 1 태양전지 패널(101) 및 상기 제 2 태양전지 패널(102)은 리지드할 수 있다. 즉, 상기 제 1 태양전지 패널(101)은 제 1 리지드 기판(111) 및 제 1 태양전지들(121)을 포함하고, 상기 제 2 태양전지 패널(102)은 제 2 리지드 기판(112) 및 제 2 태양전지들(122)을 포함할 수 있다.
상기 제 1 리지드 기판(111) 및 상기 제 2 리지드 기판(112)은 리지드할 수 있다. 상기 제 1 태양전지들(121)은 상기 제 1 리지드 기판(111) 상에 배치되고, 상기 제 2 태양전지들(122)은 상기 제 2 리지드 기판(112) 상에 배치된다.
상기 제 1 리지드 기판(111) 및 상기 제 2 리지드 기판(112)은 서로 체결될 수 있다. 상기 제 1 리지드 기판(111) 및 상기 제 2 리지드 기판(112) 사이의 각도는 적절하게 조절될 수 있다. 즉, 상기 제 1 태양전지 패널(101) 및 상기 제 2 태양전지 패널(102)은 적절하게 조절될 수 있다.
또한, 상기 제 1 태양전지 패널(101) 및 상기 제 2 태양전지 패널(102)의 면적은 서로 같거나 다를 수 있다. 이때, 상기 제 1 태양전지 패널(101) 및 상기 제 2 태양전지 패널(102)의 면적의 비도 적절하게 조절될 수 있다.
또한, 상기 제 1 태양전지들(121)의 면적은 서로 동일할 수 있다. 마찬가지로, 상기 제 2 태양전지들(122)의 면적은 서로 동일할 수 있다.
이와는 다르게, 상기 제 1 태양전지들(121)의 면적은 상기 함몰 영역(RA)의 안쪽으로, 예를 들어, 중앙 부분으로 진행될 수 록 더 작아질 수 있다. 마찬가지로, 상기 제 2 태양전지들(122)의 면적은 상기 함몰 영역(RA)의 안쪽으로 진행될 수 록 더 작아질 수 있다.
이와 같이, 리지드한 태양전지 패널(100)들을 사용하여, 높은 광-전 변환 효율을 가지고, 효과적인 공간 활용이 가능한 태양광 발전장치가 제공될 수 있다.
또한, 이상에서 실시예들에 설명된 특징, 구조, 효과 등은 본 발명의 적어도 하나의 실시예에 포함되며, 반드시 하나의 실시예에만 한정되는 것은 아니다. 나아가, 각 실시예에서 예시된 특징, 구조, 효과 등은 실시예들이 속하는 분야의 통상의 지식을 가지는 자에 의해 다른 실시예들에 대해서도 조합 또는 변형되어 실시 가능하다. 따라서 이러한 조합과 변형에 관계된 내용들은 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
이상에서 실시예를 중심으로 설명하였으나 이는 단지 예시일 뿐 본 발명을 한정하는 것이 아니며, 본 발명이 속하는 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 본 실시예의 본질적인 특성을 벗어나지 않는 범위에서 이상에 예시되지 않은 여러 가지의 변형과 응용이 가능함을 알 수 있을 것이다. 예를 들어, 실시예에 구체적으로 나타난 각 구성 요소는 변형하여 실시할 수 있는 것이다. 그리고 이러한 변형과 응용에 관계된 차이점들은 첨부된 청구 범위에서 규정하는 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
Claims (10)
- 함몰 영역을 정의하며 구부러지는 태양전지 패널;
상기 함몰 영역으로 광을 반사하는 반사부; 및
상기 함몰 영역을 덮는 플레이트를 포함하고,
상기 반사부는 상기 태양전지 패널의 끝단에 배치되는 태양광 발전장치. - 삭제
- 제 1 항에 있어서, 상기 태양전지 패널은 곡면을 이루며 구부러지는 태양광 발전장치.
- 제 1 항에 있어서, 상기 플레이트는
상기 함몰 영역 상에 배치되는 제 1 층; 및
상기 제 1 층 상에 배치되는 제 2 층을 포함하며,
상기 제 1 층의 굴절률은 상기 제 2 층의 굴절률보다 더 높은 태양광 발전장치. - 제 4 항에 있어서, 상기 플레이트는 상기 제 2 층 상에 배치되는 제 3 층을 포함하며, 상기 제 3 층의 굴절률은 상기 제 2 층의 굴절률보더 더 낮은 태양광 발전장치.
- 삭제
- 함몰 영역을 정의하며 구부러지는 태양전지 패널;
상기 함몰 영역으로 광을 반사하는 반사부; 및
상기 함몰 영역을 덮는 플레이트를 포함하고,
상기 반사부는
상기 플레이트에 인접하는 직선 외곽부; 및
상기 태양전지 패널에 인접하는 곡선 외곽부를 포함하는 태양광 발전장치. - 함몰 영역을 정의하며 구부러지는 태양전지 패널;
상기 함몰 영역으로 광을 반사하는 반사부; 및
상기 함몰 영역을 덮는 플레이트를 포함하고,
상기 반사부는 상기 함몰 영역을 사이에 두고 서로 마주보는 제 1 반사부 및 제 2 반사부를 포함하는 태양광 발전장치. - 제 1 항에 있어서, 상기 태양전지 패널은 구부러지는 태양광 발전장치.
- 제 1 항에 있어서, 상기 태양전지 패널은
제 1 태양전지 패널; 및
상기 제 1 태양전지 패널과 교차하여 상기 함몰 영역을 형성하는 제 2 태양전지 패널을 포함하는 태양광 발전장치.
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