KR101217247B1 - 집광형 태양전지 - Google Patents

집광형 태양전지 Download PDF

Info

Publication number
KR101217247B1
KR101217247B1 KR1020100121100A KR20100121100A KR101217247B1 KR 101217247 B1 KR101217247 B1 KR 101217247B1 KR 1020100121100 A KR1020100121100 A KR 1020100121100A KR 20100121100 A KR20100121100 A KR 20100121100A KR 101217247 B1 KR101217247 B1 KR 101217247B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
solar cell
light
lens array
mirror
array unit
Prior art date
Application number
KR1020100121100A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20120059711A (ko
Inventor
최용규
이종웅
Original Assignee
주식회사 선반도체
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 주식회사 선반도체 filed Critical 주식회사 선반도체
Priority to KR1020100121100A priority Critical patent/KR101217247B1/ko
Publication of KR20120059711A publication Critical patent/KR20120059711A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101217247B1 publication Critical patent/KR101217247B1/ko

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L31/00Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L31/04Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof adapted as photovoltaic [PV] conversion devices
    • H01L31/054Optical elements directly associated or integrated with the PV cell, e.g. light-reflecting means or light-concentrating means
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L31/00Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L31/04Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof adapted as photovoltaic [PV] conversion devices
    • H01L31/054Optical elements directly associated or integrated with the PV cell, e.g. light-reflecting means or light-concentrating means
    • H01L31/0543Optical elements directly associated or integrated with the PV cell, e.g. light-reflecting means or light-concentrating means comprising light concentrating means of the refractive type, e.g. lenses
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L31/00Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L31/04Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof adapted as photovoltaic [PV] conversion devices
    • H01L31/054Optical elements directly associated or integrated with the PV cell, e.g. light-reflecting means or light-concentrating means
    • H01L31/0547Optical elements directly associated or integrated with the PV cell, e.g. light-reflecting means or light-concentrating means comprising light concentrating means of the reflecting type, e.g. parabolic mirrors, concentrators using total internal reflection
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/50Photovoltaic [PV] energy
    • Y02E10/52PV systems with concentrators

Abstract

본 발명은 도파관과 미러를 이용하여 들어오는 빛을 전체 모듈의 일괄소자로 가도록 통제할 수 있는 집광형 태양전지를 제공하기 위한 것으로, 본 발명의 집광형 태양전지는 하면으로 빛을 집광하여 전달하도록 복수개의 렌즈가 매트릭스 형태로 배열된 렌즈 어레이부와; 상기 렌즈 어레이부의 측면중 한부분에 배치된 1개의 태양전지소자와; 상기 렌즈 어레이부의 하부에 위치하여, 상기 렌즈 어레이부로 부터 입사된 빛을 상기 태양전지소자로 집광시키기 위한 광포커싱(light focusing) 수단부로 구성된 것을 포함하고, 상술한 본 발명은 도파관 내의 빛 수용부에 미러를 구비시킴으로써 렌즈를 통하여 들어온 빛을 태양전지소자로 전달시킬 때, 빛의 방향성과 활용도를 향상시킬 수 있고, 도파관의 상,하면에 반사기능이 있는 코팅층이 형성되어 있으므로, 들어온 빛을 가두어 밖으로 빠져나가지 못하게 하여, 입사된 빛의 활용도를 극대화시킬 수 있으며, 태양전지소자를 1개만 구비시켜도 되므로, 각 소자의 연결부분 및 시스템이 간소화되어, 비용이 절감된다는 효과가 있다.

Description

집광형 태양전지{CONDENSING TYPE SOLAR CELL}
본 발명은 집광형 태양전지에 관한 것으로서, 특히 도파관과 미러를 이용하여 들어오는 빛을 전체 모듈의 일괄소자로 가도록 통제할 수 있는 집광형 태양전지에 관한 것이다.
일반적으로 태양전지 기술은 근래에 화석 연료의 고갈화나 지구 온난화 등의 에너지, 환경 문제에 대한 해결책으로 제시된 것으로, 이와 같이 태양에너지 등의 자연 에너지를 이용하는 기술의 개발이 급속도로 진행되고 있다.
상기와 같은 태양 에너지는 열 및 전기 등과 같은 다른 형태의 에너지로 변환될 수 있는 재생 가능한 에너지 공급원이다. 이와 같은 재생 가능한 에너지의 신뢰성 있는 공급원으로서 태양 에너지를 이용함에 있어서, 주된 결점은 광 에너지를 열이나 전기로 변환시키는 데 있어서의 낮은 효율, 그리고 하루 중의 시간 및 한 해의 월에 따라 태양 에너지에서의 편차이다.
광 에너지를 전기 에너지로 변환시키는 원리에 기초한 광기전력(PV: Photovoltaic) 전지는 태양 에너지를 전기 에너지로 변환시켜서 이용되는 것이다. 상기 PV 전지를 이용하는 시스템은 10 내지 20% 사이의 변환 효율을 지닐 수 있다. PV 전지는 매우 얇게 만들어질 수 있어, 태양 에너지를 이용하는 다른 장치처럼 커다랗거나 부피가 크지 않다. 그리고, PV 전지는 수 밀리미터 내지 수십 센티미터의 크기의 범위일 수 있다. 하나의 PV 전지로부터의 개별적인 전기 출력은 수 밀리와트 내지 수 와트의 범위일 수 있다. 또한, 수개의 PV 전지는 전기적으로 접속될 수 있고 충분한 양의 전기를 생성하도록 패키지화될 수 있다.
태양에너지를 이용하는 기술로는 태양전지와 태양광 집광기가 개발되고 있는데 태양전지는 광을 전기에너지로 변화시키는 광전효과를 이용하는 소자이고, 태양광 집광기는 좁은 면적에 설치된 태양전지로 태양광을 집광하도록 하여 고효율의 집광 효과를 달성하기 위한 기술이다.
태양광 집중장치(solar concentrator)는 PV 전지에서 보다 높은 변환 효율을 얻기 위하여 태양 에너지를 수집하여 집중시키는 데 이용될 수 있다. 예를 들어, 포물면경은 광 에너지를 열과 전기로 변환시키는 장치에 광을 수집하여 집중시키는 데 이용될 수 있다. 다른 종류의 렌즈 및 거울도 변환 효율을 상당히 증가시키는데 이용될 수 있지만, 이들은 하루 중의 시간, 한 해 중의 월 혹은 기후 조건 등에 따라서 입수되는 태양 에너지의 양의 편차를 해소하지 못한다. 또한, 렌즈/미러를 이용하는 시스템은 태양광을 효율적으로 수집하여 집중시키는데 필요한 당해 렌즈 및 미러가 커야만 하기 때문에 부피가 커지고 무거워지는 경향이 있다.
상기 PV 전지는 위성 및 우주 왕복선에 전력을 제공하고, 전기를 주거 및 상업적 속성에 제공하며, 자동차 배터리 및 기타 네비게이션 기구를 충전시키는 등의 광범위한 용도에 이용될 수 있다. PV 전지의 성능은 태양광에 의존하며, 이와 같이 해서, PV 전지의 변환 효율은, 태양 에너지를 이용하는 기타 소자와 마찬가지로, 하루 중의 시간, 한 해의 월 및 일일 기후 조건에 의존한다. 이들 결점을 극복하기 위해서는, PV 전지에 광을 수집하여 집중시키고, 하루를 통한 태양의 이동을 추적하는 집광장치 및 집중장치가 필요하다. 또한, 흐린 날에 확산된 광을 수집하는 능력도 필요하다. 그러나, 이러한 기능을 갖는 종래의 PV 전지는 그 부피가 큰 대형이고, 복잡하다.
이하, 첨부 도면을 참조하여 종래의 집광형 태양전지에 대하여 간략히 설명하면 다음과 같다.
도 1에 도시된, 종래의 집광형 태양전지는 태양전지소자(20) 16개와 집광형 렌즈(27) 16개를 모듈로 형성한 예를 도시한 것으로, 복수개의 렌즈(27)에 대응되는 하부에 각각 태양전지소자(20)들이 형성되며 형성된 각 개별 태양전지소자(20)는 전체가 하나로 통합되어 연결되어 있다.
이때, 태양전지소자(20) 및 렌즈(27)의 단위 구조는, 도 2에 도시한 바와 같이, 렌즈(27)의 하부에 태양전지소자(20)가 구비되어 있는 것으로, 태양전지소자(20)는 베이스 역할을 하는 제1도전형 반도체층(21)의 상부에 에미터 역할을 하는 제2도전형 반도체층(22)이 적층되어 있고, 제2도전형 반도체층(22) 상부에 반사 방지막인 보호막(23)이 형성되어 있고, 제1도전형 반도체층(21)의 양측 상부에 제1콘택층(24)이 형성되어 있고, 제1도전형 반도체층(21)의 하면에 제2콘택층(25)이 형성되어 있다. 그리고, 상기 제1, 제2콘택층(24, 25)에 양단이 연결되어 있는 구동전지(26)가 있다.
상기와 같이 종래의 집광형 태양전지는 주로 매우 큰 반사판이나 렌즈를 이용하여 태양광을 집광하도록 구현되므로, 태양광 집광기의 크기와 무게 등이 매우 무겁고, 제조 및 시공에 고비용이 소요되어 소규모 및 소용량의 태양광발전에 적용이 불리하여 태양광 발전시스템의 대량 보급에 장애가 되고 있다.
또한, 종래의 집광형 태양전지는, 도 1에 도시한 바와 같이, 각 한 모듈당 한 개의 개별소자 즉, 태양전지소자(20)가 형성되어 있으므로 여러개의 소자를 합쳐서 형성하는 대형 모듈의 경우, 각개의 집광형 렌즈 및 각 개별적인 태양전지소자를 연결하기 위한 복잡한 연결 방식과 개별 태양전지소자를 서로 연결시키기 위한 연결 패턴등으로 비용이 증가하게 된다.
또한, 개별적인 태양전지소자의 연결이 직렬방식을 택할 경우 한 개의 태양전지소자에 발생된 문제가 전체 문제로 야기될 수도 있는 문제점들이 있다.
또한, 종래의 집광형 태양전지는 태양전지소자까지의 초점 거리가 필요하므로 설치 및 사용 중 외부 요인에 의하여 초점이 변화될 경우 발전 효율이 지극히 나빠지는 문제점이 있으며, 수직으로 입사되는 광에 최적화가 되어 있기 때문에 입사광의 위치가 조금만 변하여도 발전 효율이 나빠지는 문제가 있다.
본 발명은 상기한 종래기술에 따른 문제점을 해결하기 위해 제안된 것으로서, 입사된 태양광의 활용도를 극대화시킬 수 있는 집광형 태양전지를 제공하는데 그 목적이 있다.
또한, 본 발명의 다른 목적은 태양전지 시스템을 간소화하여 비용을 절감시킬 수 있는 집광형 태양전지를 제공하는데 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 집광형 태양전지는 하면으로 빛을 집광하여 전달하도록 복수개의 렌즈가 매트릭스 형태로 배열된 렌즈 어레이부와; 상기 렌즈 어레이부의 측면중 한부분에 배치된 1개의 태양전지소자와; 상기 렌즈 어레이부의 하부에 위치하여, 상기 렌즈 어레이부로 부터 입사된 빛을 상기 태양전지소자로 집광시키기 위한 광포커싱(light focusing) 수단부로 구성된 것을 특징으로 한다.
상술한 본 발명에 따른 집광형 태양전지는 다음과 같은 효과가 있다.
첫째, 도파관 내의 빛 수용부에 미러를 구비시킴으로써 렌즈를 통하여 들어온 빛을 태양전지소자로 전달시킬 때, 빛의 방향성과 활용도를 향상시킬 수 있다.
둘째, 도파관의 상,하면에 반사기능이 있는 코팅층이 형성되어 있으므로, 들어온 빛을 가두어 밖으로 빠져나가지 못하게 할 수 있다. 따라서, 입사된 빛의 활용도를 극대화시킬 수 있다.
셋째, 도파관을 통해서 렌즈 각각으로 부터 입사하는 빛을 한곳으로 모을 수 있으므로, 태양전지소자를 1개만 구비시켜도 된다. 이에 따라서, 각 개별소자별로 동작하던 기존의 방식에 비해 각 소자의 연결부분 및 시스템이 간소화되어, 비용이 절감되고 태양전지소자의 위치나 크기를 조절할 수 있다.
넷째, 렌즈를 소형화하여 전체 두께를 줄여줌으로써, 전체 부피를 감소시킬 수 있다.
도 1은 종래 기술에 따른 집광형 태양전지의 평면도이다.
도 2는 종래의 단위 집광형 태양전지를 자른 구조 단면도이다.
도 3은 본 발명에 따른 집광형 태양전지의 평면도이다.
도 4는 본 발명의 제1실시예에 따른 집광형 태양전지의 구조 단면 및 동작 설명도이다.
도 5는 본 발명의 집광형 태양전지에서 렌즈로 부터 입사된 빛이 오목한 미러를 통하여 태양전지소자에 전달되는 경로를 보인 단면도이다.
도 6a와 도 6b는 본 발명의 제2실시예에 따른 집광형 태양전지의 평면도 및 구조 단면도이다.
이하, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 상세히 설명하기 위하여, 본 발명을 실시예별로 나누어 설명하기로 한다.
제1실시예
첨부 도면을 참조하여 본 발명의 제1실시예에 따른 집광형 태양전지의 구성에 대하여 설명하면 다음과 같다.
도 3은 본 발명에 따른 집광형 태양전지의 평면도이고, 도 4는 본 발명의 제1실시예에 따른 집광형 태양전지의 구조 단면 및 동작 설명도이다.
본 발명의 제1실시예에 따른 집광형 태양전지는, 도 3과 도 4에 도시한 바와 같이, 집광형 태양전지 전면에 빛을 받아 하면으로 전달시키기 위해 매트릭스 형태(n×n)로 배열된 렌즈 어레이부(30)가 배치되어 있다. 이때, 도면에는 4×4 렌즈 어레이로 구성된 예를 제시하였고, 렌즈 어레이부(30)의 각 단위 렌즈는 복수개의 볼록 렌즈로 구성된 것으로 하면으로 빛을 집광하여 전달하는 역할을 한다.
그리고, 상기 전체 렌즈 어레이부(30)의 일측면에는 태양광을 집광하여 받기 위한 어느 한 부분에 1개의 태양전지소자(50)가 배치되어 있다.
즉, 도면에 제시한 본 발명의 집광형 태양전지는 렌즈 16개에 한 개의 태양전지소자(50)를 모듈로 형성한 예를 도시화한 것이다.
이때, 상기 태양전지소자(50)의 단위 구조는, 베이스 역할을 하는 제1도전형 반도체층(51)의 상부에 에미터 역할을 하는 제2도전형 반도체층(52)이 적층되어 있고, 제2도전형 반도체층(52) 상부에 반사 방지막(53)이 형성되어 있고, 제1도전형 반도체층(51)의 양측 상부에 제1콘택층(54)이 형성되어 있고, 제1도전형 반도체층(51)의 하면에 제2콘택층(55)이 형성되어 있다. 그리고, 상기 제1, 제2콘택층(54, 55)에 양단이 연결되어 있는 구동전지(56)가 있다.
그리고, 전체 렌즈 어레이부(30)의 하면에는 빛을 모아서 상기 태양전지소자(50)로 전달하는 도파관(41)이 배치되어 있으며, 각 단위 렌즈에 대응되는 상기 도파관(41)의 하부에는 입사한 빛을 태양전지소자(50)로 유도하기 위한 경사를 갖고 배치된 복수개의 오목한 제1미러(42a)가 형성되어 있다. 또한, 상기 제1미러(42a)에 대응되는 상기 도파관(41)의 상부에는 개구부(43)를 갖는 제1코팅층(44)이 형성되어 있고, 상기 제1미러(42a)의 하부를 포함한 상기 도파관(41)의 하면에는 제2코팅층(45)이 형성되어 있다. 이때, 제1미러(42a)와 상기 제1, 제2코팅층(44, 45)은 내부로 반사가 용이한 금속물질이나 반사필름으로 구성되어 있고, 제1미러(42a)들은 서로의 반사광과 상쇄, 겹치지 않게 배치되며, 전반사가 발생하도록 배치되어 있다.
상기 도파관(41) 상부의 제1코팅층(44)의 개구부(43)의 크기는 렌즈에서 집광한 빛이 제1미러(42a)에 초점이 일치하도록 조절하고, 들어온 빛이 재반사되어 나가지 않을 정도의 크기로 구성한다.
그리고, 렌즈 어레이부(30)의 각 렌즈들의 크기와 도파관(41)과의 거리는 도파관(41) 내의 제1미러(42a)에 빛의 초점이 맺을 수 있는 크기로 조절한다.
상기 도파관(41)과 제1미러(42a)와 제1, 제2코팅층(44, 45)은 렌즈 어레이부(30)로 부터 입사된 빛을 굴절, 회절하여 태양전지소자(50)가 배치된 한방향으로 집광되도록 하는 역할을 하는 광포커싱(light focusing) 수단부이다.
그리고, 상기 렌즈 어레이의 전체 상면에는 유리로 구성된 보호막(46)이 구비되어 있다.
상기에서 태양전지소자(50)는 광포커싱 수단부에 의해 집광된 빛이 모여지는 곳의 집중부 중 어느 한곳에 배치되도록 구성된다.
상기 태양전지소자(50)는 태양광이 집중되는 곳이면 어디라도 그 장소나 형태에 구애받지 않고 배치시키면 되므로 소자의 형성이 간편하고, 설치에 따른 비용을 절감시킬 수 있다.
상기 구성을 갖는 집광형 태양전지는, 각 단위 렌즈에서 빛을 집광하여 개구부(43)를 통하여 상기 도파관(41)으로 빛을 입사시키고, 입사된 빛은 오목한 제1미러(42a)와 제1, 제2코팅층(44, 45)을 통하여 1개의 태양전지소자(50)로 집광된다. 이와 같이 태양전지소자(50)에 모아진 빛에 의해서 전기가 생성된다.
이와 같이 오목한 제1미러(42a)와 제1, 제2코팅층(44, 45)를 통한 빛의 전달 경로를 보면, 도 5에 도시한 바와 같이, 렌즈(30a)로부터 입사된 빛이 오목한 제1미러(42a)로 전달되면, 제1미러(42a)로 전달된 빛이 제1, 제2코팅층(44, 45)를 통하여 내부로 다시 반사되어서 태양전지소자(50)로 빛이 전달된다. 이때, 오목한 제1미러(42a)의 오목한 부분이 제1코팅층(44)으로 향하고 있으므로, 빛은 제1코팅층(44)에서 내부로 반사되어 태양전지소자(50)가 위치한 방향으로 진행한다. 이때, 오목한 제1미러(42a)는 태양전지소자(50)가 배치된 위치에 따라서 그 배치 형태를 자유롭게 조절할 수 있다.
상기와 같이 본 발명의 제1실시예에 따른 집광형 태양전지는, 각 단위별로 태양광을 수집하는 종래의 방식 대신 도파관(41)을 활용하여 한곳의 태양전지소자(50)로 태양광을 모아 주도록 구동하는 것으로, 각 단위 소자를 연결할 필요가 없고, 이에 따라서 시스템 구조를 단순화시킬 수 있다.
또한, 도파관(41)으로 들어오는 빛은 초점을 맞출 수 있는 빛들만 강하게 입사할 수 있도록 개구부를 두어 통과시키고, 통과된 빛을 태양전지소자로 유도할 수 있도록 제1미러를 배치시키고, 제1, 제2코팅층(44, 45)을 활용하여 입사한 빛을 재반사시켜서 들어온 빛을 가두어서 활용함으로써, 빛의 활용도를 향상시킬 수 있다.
제2실시예
다음에, 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 제2실시예에 따른 집광형 태양전지의 구성에 대하여 설명하면 다음과 같다.
도 6a와 도 6b는 본 발명의 제2실시예에 따른 집광형 태양전지의 평면도 및 구조 단면도이다.
본 발명의 제2실시예에 따른 집광형 태양전지는, 도 6a와 도 6b에 도시한 바와 같이, 집광형 태양전지 전면에 빛을 받아 하면으로 전달시키기 위해 매트릭스(n×n) 형태로 렌즈 어레이부(70)가 배치되어 있다. 이때, 도면에는 4×4 렌즈 어레이로 구성된 예를 제시하였고, 렌즈 어레이부(70)의 각 단위 렌즈들은 복수개의 볼록 렌즈로 구성된 것으로 하면으로 빛을 집광하여 전달하는 역할을 한다.
그리고, 상기 전체 렌즈 어레이부(70)의 일측면에는 태양광을 집광하여 받기 위한 어느 한 부분에 1개의 태양전지소자(80)가 배치되어 있다.
즉, 도면에 제시한 본 발명의 집광형 태양전지는 렌즈 16개에 한 개의 태양전지소자(80)를 모듈로 형성한 예를 도시화한 것이다.
이때, 상기 태양전지소자(80)의 단위 구조는, 베이스 역할을 하는 제1도전형 반도체층(81)의 상부에 에미터 역할을 하는 제2도전형 반도체층(82)이 적층되어 있고, 제2도전형 반도체층(82) 상부에 반사 방지막(83)이 형성되어 있고, 제1도전형 반도체층(81)의 양측 상부에 제1콘택층(84)이 형성되어 있고, 제1도전형 반도체층(81)의 하면에 제2콘택층(85)이 형성되어 있다. 그리고, 상기 제1, 제2콘택층(84, 85)에 양단이 연결되어 있는 구동전지(86)가 있다.
그리고, 전체 렌즈 어레이부(70)의 각 단위 렌즈에 대응되는 하부에는 입사한 빛을 태양전지소자(80)로 유도하기 위해 경사를 갖고 배치된 복수개의 오목한 제2미러(71)들과, 제2미러(71)들이 안착되도록 전체 렌즈 어레이부(70) 하면에 코팅층(72)이 배치되어 있다.
이때, 코팅층(72)은 내부로 반사가 용이한 금속물질이나 반사필름으로 구성되어 있다.
상기 제2미러(71)와 코팅층(72)은 렌즈 어레이부(70)로 부터 입사된 빛을 태양전지소자(80)가 배치된 한방향으로 전반사하여 집광되도록 하는 역할을 하는 광포커싱(light focusing) 수단부이다.
그리고, 상기 렌즈 어레이의 전체 상면에는 유리로 구성된 보호막(73)이 구비되어 있다.
상기에서 태양전지소자(80)는 광포커싱 수단부에 의해 집광된 빛이 모여지는 집중부 중 어느 한곳에 배치되도록 구성된다.
상기 태양전지소자(80)는 태양광이 집중되는 곳이면 어디라도 그 장소나 형태에 구애받지 않고 배치시키면 되므로 소자의 형성이 간편하고, 설치에 따른 비용을 절감시킬 수 있다.
상기 구성을 갖는 집광형 태양전지는, 각 단위 렌즈에서 빛을 집광하여 오목한 제2미러(71)로 입사시킨 후, 제2미러(71)로 입사된 빛을 태양전지소자(80)로 전반사시킨다.
이때, 제2미러(71)는 렌즈에서 입사되는 초점부를 반사시킬 때 전반사가 일어나는 각도로 조절하고, 다른 광과 간섭이 최대한 안되는 평면각으로 제2미러(71)의 각도와 크기를 조절함으로서 제2미러(71)에서 반사된 초점광이 그대로 전반사로 진행되거나 타 광선을 피해 태양전지소자(80)에 도달하도록 위치시킨다.
이때, 렌즈 어레이부(70)와 제2미러(71) 사이에는 투명 유리나 공기 매질이 중간층 역할을 할 수 있다.
본 발명의 기술 사상은 상기 바람직한 실시예에 따라 구체적으로 기술되었으나, 상기한 실시예는 그 설명을 위한 것이며 그 제한을 위한 것이 아니다. 또한, 본 발명의 기술 분야의 통상의 전문가라면 본 발명의 기술 사상의 범위 내에서 다양한 실시예가 가능함을 이해할 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명의 범위는 설명된 예에 의해서가 아니라 청구범위에 의해서 정해져야 할 것이다.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명
30, 70 : 렌즈 어레이부 41 : 도파관
42a : 제1미러 43 : 개구부
44 : 제1코팅층 45 : 제2코팅층
46, 73 : 보호막 50, 80 : 태양전지소자
51, 81 : 제1도전형 반도체층 52, 82 : 제2도전형 반도체층
53, 83 : 반사방지막 54, 84 : 제1콘택층
55, 85 : 제2콘택층 56, 86 : 구동전지
71 : 제2미러 72 : 코팅층

Claims (11)

  1. 하면으로 빛을 집광하여 전달하도록 복수개의 렌즈가 매트릭스 형태로 배열된 렌즈 어레이부와;
    상기 렌즈 어레이부의 측면중 한부분에 배치된 1개의 태양전지소자와;
    상기 렌즈 어레이부의 하부에 위치하여, 상기 렌즈 어레이부로 부터 입사된 빛을 상기 태양전지소자로 집광시키기 위한 광포커싱(light focusing) 수단부로 구성되는 집광형 태양전지로서, 상기 광포커싱 수단부는 상기 렌즈 어레이부의 하부에 위치하는 도파관과,
    상기 렌즈에 대응되는 상기 도파관의 하부에 경사를 갖고 배치된 복수개의 오목한 제1미러들과,
    상기 각 제1미러에 대응되는 상기 도파관의 상부에 개구부를 갖고 코팅된 제1코팅층과,
    상기 복수개의 제1미러의 하부를 포함한 상기 도파관의 하면에 코팅된 제2코팅층으로 구성되고 상기 광포커싱 수단부는 상기 각 렌즈에 대응되도록 상기 렌즈 어레이부의 하부에 경사를 갖고 배치된 복수개의 오목한 제2미러들과,
    상기 제2미러들이 안착되도록 상기 렌즈 어레이부 하면에 형성된 코팅층으로 구성된 것을 특징으로 하는 집광형 태양전지
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 제1미러들은 서로의 반사광과 상쇄, 겹치지 않게 하고 전반사가 발생하도록 배치하는 것을 특징으로 하는 집광형 태양전지.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 제1, 제2미러와 상기 코팅층과 상기 제1, 제2코팅층은 내부로 반사가 용이한 금속물질이나 반사필름으로 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 집광형 태양전지.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 태양전지소자는 제1도전형 반도체층과,
    상기 제1도전형 반도체층의 상부에 적층된 제2도전형 반도체층과,
    상기 제2도전형 반도체층 상부에 형성된 반사 방지막과,
    상기 제1도전형 반도체층의 양측 상부에 형성된 제1콘택층과,
    상기 제1도전형 반도체층의 하면에 형성된 제2콘택층과,
    상기 제1, 제2콘택층에 양단이 연결되어 있는 구동전지로 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 집광형 태양전지.
  7. 제 1항에 있어서,
    상기 제1코팅층의 상기 개구부의 크기는 상기 렌즈로부터 입사된 빛이 상기 제1미러에 초점이 일치하도록 구성하는 것을 특징으로 하는 집광형 태양전지.
  8. 제 1항에 있어서,
    상기 렌즈 어레이부의 상기 각 렌즈들의 크기와 상기 도파관과의 거리는 상기 도파관 내의 상기 제1미러에 빛의 초점이 맺쳐질 수 있는 크기 및 거리를 갖는 것을 특징으로 하는 집광형 태양전지.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 렌즈 어레이부의 전체 상면에는 유리로 구성된 보호막이 더 구비되는 것을 포함함을 특징으로 하는 집광형 태양전지.
  10. 제 1항에 있어서,
    상기 제2미러는 상기 렌즈에서 입사되는 빛의 초점광이 그대로 전반사로 진행되거나 타 광선을 피해 상기 태양전지소자에 도달하는 각도를 갖도록 배치되는 것을 특징으로 하는 집광형 태양전지.
  11. 제 1항에 있어서,
    상기 렌즈 어레이부와 상기 제2미러 사이에는 투명 유리나 공기 매질이 중간층 역할을 하는 것을 특징으로 하는 집광형 태양전지.
KR1020100121100A 2010-12-01 2010-12-01 집광형 태양전지 KR101217247B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020100121100A KR101217247B1 (ko) 2010-12-01 2010-12-01 집광형 태양전지

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020100121100A KR101217247B1 (ko) 2010-12-01 2010-12-01 집광형 태양전지

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20120059711A KR20120059711A (ko) 2012-06-11
KR101217247B1 true KR101217247B1 (ko) 2012-12-31

Family

ID=46610802

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020100121100A KR101217247B1 (ko) 2010-12-01 2010-12-01 집광형 태양전지

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR101217247B1 (ko)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101616757B1 (ko) 2014-09-02 2016-04-29 김봉개 집중가열이 가능한 태양 자동 추적 집광기

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH11340493A (ja) 1998-05-22 1999-12-10 Toyota Motor Corp 太陽光集光装置
JP2009177082A (ja) 2008-01-28 2009-08-06 Sharp Corp 太陽電池、集光型太陽光発電モジュール、集光型太陽光発電ユニット、および太陽電池製造方法

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH11340493A (ja) 1998-05-22 1999-12-10 Toyota Motor Corp 太陽光集光装置
JP2009177082A (ja) 2008-01-28 2009-08-06 Sharp Corp 太陽電池、集光型太陽光発電モジュール、集光型太陽光発電ユニット、および太陽電池製造方法

Also Published As

Publication number Publication date
KR20120059711A (ko) 2012-06-11

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Luque et al. Photovoltaic concentration at the onset of its commercial deployment
US20080295883A1 (en) Adaptive solar concentrator system
EP3455886B1 (en) Optomechanical system for capturing and transmitting incident light with a variable direction of incidence to at least one collecting element and corresponding method
US9905718B2 (en) Low-cost thin-film concentrator solar cells
TW200941747A (en) Thin and efficient collecting optics for solar system
US20110168232A1 (en) Method and System for Providing Tracking for Concentrated Solar Modules
JP2018082143A (ja) 太陽電池モジュール
KR101265077B1 (ko) 집광형 태양 전지
KR100933213B1 (ko) 태양광 발전용 집광 렌즈
JP2006332113A (ja) 集光型太陽光発電モジュール及び集光型太陽光発電装置
KR101118443B1 (ko) 집광형 태양전지모듈
US20140048117A1 (en) Solar energy systems using external reflectors
JP3818651B2 (ja) 太陽光発電システム
JP5258805B2 (ja) 太陽光発電装置、及び太陽光発電装置の製造方法
CN113875024A (zh) 用于转换光能的具有混合架构的光学机械系统及对应的方法
KR101217247B1 (ko) 집광형 태양전지
US20150207455A1 (en) Dense-Array Concentrator Photovoltaic System Utilising Non-Imaging Dish Concentrator And Array Of Crossed Compound Parabolic Concentrators
CN201937509U (zh) 一种聚光光伏系统
US9741886B2 (en) Thin film solar collector and method
KR101723148B1 (ko) 태양광 발전용 태양전지 유닛 및 그 제조방법
Karp Concentrating solar power: progress and trends
US20090293935A1 (en) Solar collector capable of receiving light rays with different incident angles
RU201526U1 (ru) Голографическая пленка на основе призмаконов
KR101418049B1 (ko) 타워형 태양에너지 발전장치
KR101968964B1 (ko) 평면 집광형 태양광 발전 장치

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
LAPS Lapse due to unpaid annual fee