KR101249612B1 - Multi-channel solar generation device - Google Patents
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Abstract
본 발명은 다채널 방식 태양광 발전 시스템에 관한 것으로서, 더욱 상세히는 태양광을 집광패널을 이용해 집광하여 프리즘 분광기로 일정 주파수 대역별로 분광을 행한 후 발전효율이 높은 소자의 셀의 모듈에 선택 조사시켜 발전효율을 향상시킬 수 있도록 다채널 방식 태양광 발전 시스템을 제공코자 하는 것이다.
즉, 본 발명은 태양광을 집광 패널로 채집한 후 1차 프리즘으로 분광하여 적외선을 분리하는 과정과, 상기 1차 프리즘을 통해 분광된 일반광을 2차 프리즘으로 일정 주파수 대역별로 분광하는 과정과, 상기 분광된 단파장 및 장파장 광선을 광전 소자의 효율성에 맞춰 단파장 발전로 및 장파장 발전로에 선별 조사시켜 여러 종류의 광전소자 모듈에서 동시 다채널 발전토록 한 것을 특징으로 한다.
이와 같은 본 발명은 태양광을 집광패널을 이용해 집광하여 프리즘 분광기로 적외선은 별도 분리시킨 후 일정 주파수 대역별로 분광을 행한 후 발전효율이 높은 소자의 셀의 모듈에 선택 조사시켜 발전효율을 대폭 향상시킬 수 있으며, 발전 시 모듈 내부의 온도상승으로 인한 광전효율 저하 및 모듈의 연소 위험을 제거하여 장치 내구성도 극대화 할 수 있는 것이다.The present invention relates to a multi-channel photovoltaic power generation system, and more particularly, it collects sunlight using a light collecting panel, performs spectroscopic analysis by a certain frequency band with a prism spectrometer, and then selectively irradiates a module of a cell of a device having high power generation efficiency. It is to provide a multi-channel photovoltaic power generation system to improve power generation efficiency.
That is, the present invention collects sunlight into a light collecting panel and spectroscopy with a primary prism to separate infrared rays, and a process for spectroscopy of general light spectroscopy through the primary prism with a secondary prism for a predetermined frequency band; In addition, the spectroscopic short wavelength and long wavelength light beams are selectively irradiated to short wavelength power generation furnaces and long wavelength power generation furnaces in accordance with the efficiency of the photoelectric device, so that multi-channel power generation is possible in various types of optoelectronic device modules.
The present invention condenses sunlight by using a light collecting panel, separates infrared rays with a prism spectrometer, and performs spectroscopic analysis for a predetermined frequency band, and then selectively irradiates modules of cells with high power generation efficiency to greatly improve power generation efficiency. In addition, it can maximize the durability of the device by eliminating the photoelectric efficiency degradation and the risk of combustion of the module due to the temperature rise inside the module during power generation.
Description
본 발명은 다채널 방식 태양광 발전장치에 관한 것으로서, 더욱 상세히는 태양광을 집광패널을 이용해 집광하여 프리즘 분광기로 일정 주파수 대역별로 분광을 행한 후 발전효율이 높은 광전 모듈(optoelectronics modules)에 선택 조사시켜 발전효율을 향상시킬 수 있도록 다채널 방식 태양광 발전장치를 제공코자 하는 것이다.The present invention relates to a multichannel photovoltaic device, and more particularly, to collect photovoltaic light using a condensing panel, perform spectroscopic spectra with a predetermined frequency band with a prism spectrometer, and then selectively investigate optoelectronics modules having high power generation efficiency. It is to provide a multi-channel photovoltaic device to improve the power generation efficiency.
기존에 이용되는 태양광 발전방식에서는 모듈의 발전효율이 14∼18％대에 있으며 모듈의 변환 효율을 높이기 위해 새로운 고효율 광전소재 개발과 광파장 별로 변환율이 다른 성질의 여러 광전소자(Si, 구리, 인듐, 셀렌화합물)들을 다층접합 방식의 박막(아몰퍼스)형 고효율 모듈이 개발되어 시험 사용되고 있다.In the existing solar power generation system, the generation efficiency of the module is in the range of 14-18%, and in order to improve the conversion efficiency of the module, the development of new high-efficiency photovoltaic materials and the conversion of the photovoltaic devices (Si, copper, indium with different conversion rates by light wavelength) , Selenium compounds) have been developed and used for testing thin-film (amorphous) type high efficiency modules.
이러한 신개발 광전 모듈들은 기존의 사용되는 실리콘계 모듈의 생산원가에 비해 고가의 생산비용이 소요되나 변환효율은 15∼25％선으로 발표 되고 있어 여전히 대부분의 태양광 발전 설비에서는 단결정-Si 타입과 다결정-Si 타입의 광전 모듈이 적용 사용되고 있는 실정이다.These newly developed photovoltaic modules require expensive production cost compared to the production cost of existing silicon-based modules, but the conversion efficiency is announced to be 15-25%, so in most solar power plants, monocrystalline-Si type and polycrystalline- Si type photovoltaic modules are being used.
그리고 기존 태양열 발전 시스템은 넓은 사막이나 나대지에 태양 황도 추적 장치를 한 대형 반사경을 다량 설치하고 한 초점에 태양열을 복사시킨 복사열로 증기 발전을 실시하고 있다.In addition, existing solar power generation systems are generating large-scale reflectors equipped with solar ecliptic tracking devices in large deserts or wild lands, and conducting steam power generation with radiant heat radiating solar heat at one focal point.
위의 현행 태양에너지 발전방식들도 아직 태양발전의 단점인 과도한 초기 시설비와 저효율 에너지 변환율 등의 문제점을 해결하지 못하고 있다.The current solar energy generation methods do not yet solve the problems of excessive initial facility cost and low efficiency energy conversion rate which are disadvantages of solar power generation.
이에 본 발명에서 제공코자 하는 다채널 방식 태양광 발전장치는 볼록 렌즈와 빛의 전반사 거울이 내장된 집광 패널로 수집된 태양광을 프리즘으로 분광하여 열선인 적외선(700nm∼1,000nm)은 열 발전소로 분리 이송시켜 열발전 원료로 이용하고, 나머지 광선(단파장 300∼700nm)은 2차로 분광 프리즘을 통해 분광시켜 광주파수 대역별로 광전 모듈에 선별 조사시켜 여러 성질의 다수 광전 모듈에서 동시 발전을 일으켜 발전 효율을 높일 수 있도록 한 다채널 방식 태양광 발전장치를 제공코자 하는 것이다.Accordingly, the multi-channel photovoltaic device to be provided in the present invention is a condensing lens and a light collecting panel with a total reflection mirror of light, which collects solar light with a prism to heat infrared rays (700 nm to 1,000 nm) to a thermal power plant. It is separated and transported to be used as a raw material for thermal power generation, and the remaining rays (short wavelength 300 ~ 700nm) are secondarily spectroscopically through a spectroscopic prism and selectively irradiated to the photovoltaic module for each optical frequency band to generate power simultaneously in multiple photovoltaic modules having various properties. To provide a multi-channel photovoltaic device to increase the.
이에 본 발명에서는 상기한 바와 같은 과제를 달성하기 위해 다음과 같은 특징을 갖는 다채널 방식 태양광 발전장치를 제공코자 한다.Accordingly, the present invention is to provide a multi-channel photovoltaic device having the following characteristics in order to achieve the above problems.
즉, 본 발명의 다채널 방식 태양광 발전장치는 집광된 태양광을 1,2차 프리즘으로 다채널로 분광시켜 주파수 대역별로 발전효율이 높은 소자의 광전 셀(cell)로 형성된 광전 모듈(module)을 적용 조사하여 발전효율을 배가시킬 수 있도록 한다.That is, the multi-channel photovoltaic device of the present invention is a photovoltaic module formed of photovoltaic cells of a device having high power generation efficiency for each frequency band by spectroscopically condensing sunlight into multiple channels with a primary and a secondary prism. Apply and investigate to increase the power generation efficiency.
수만배로 집적된 광원이지만 태양광 집광패널에서 부터 1차 분광기로 적외선을 분리시켜 열 발전에 적용케 하고, 2차 분광기로 재차 적외선을 분리시킨 광원이기에 태양 발전로에서 금속칩 난반사 프라즈머 효과로 수백배 광을 완화 조사하여 발전 할 시에도 광전 모듈 내부의 온도상승으로 인한 광전효율 저하 및 모듈의 연소 위험이 제거될 수 있도록 한 다채널 방식 태양광 발전장치를 제공하는 것을 특징으로 한다.Although it is a light source that has been integrated tens of thousands of times, it is applied to thermal power generation by separating the infrared rays with the primary spectrometer from the solar light collecting panel and applying the infrared rays again with the secondary spectroscopy. It is characterized by providing a multi-channel photovoltaic device that can reduce the photoelectric efficiency and the risk of combustion of the module due to the temperature rise inside the photovoltaic module even when generating electricity by mitigating light emission.
본 발명의 다채널 방식 태양광 발전장치는 태양광을 집광패널을 이용해 집광하여 프리즘 분광기로 적외선은 별도 분리시킨 후 화력발전 설비로 이송시켜 복합화력 발전을 구성하여 24시간 상시발전이 이뤄지게 하고 나머지 주파수 대역의 광선만을 재차로 분광을 행한 후 일정 대역 주파수에 발전 효율이 높은 소자 셀의 광전 모듈에 선택 조사시켜 발전효율을 대폭 향상시킬 수 있으며,The multi-channel photovoltaic device of the present invention collects sunlight using a light collecting panel, separates infrared rays with a prism spectrometer, and then transfers them to a thermal power plant to construct a combined cycle power generation to allow 24 hours of continuous power generation and the remaining frequency. After spectroscopy of only the light beam of the band again, selective irradiation with a photovoltaic module of a device cell having high power generation efficiency at a certain band frequency can greatly improve power generation efficiency.
광발전 시 광전 모듈 내부의 온도상승으로 인한 광전 효율 저하 및 모듈의 연소 위험을 제거하여 수백배 광까지의 집광 발전을 실현케 함으로 고가의 광전 모듈의 효율을 높이고 수백배 광전 모듈을 개발하여 태양광의 전기전환 효율성과 전력 생산량을 극대화 할 수 있는 등 그 기대되는 효과가 다대한 발명이다.When photovoltaic power generation, photoelectric efficiency decreases due to temperature increase inside the photovoltaic module and the risk of module combustion is eliminated to realize condensed power generation up to several hundred times light, thereby increasing the efficiency of expensive photoelectric modules and developing several hundred times photovoltaic module. It is an invention with great expected effects such as maximizing electric conversion efficiency and power production.
도 1은 본 발명에서 제공하는 다채널 방식 태양광 발전장치의 전체 구성을 보인 블록도1 is a block diagram showing the overall configuration of a multi-channel photovoltaic device provided by the present invention
본 발명에서 제공하는 다채널 방식 태양광 발전장치는 다음과 같은 특징을 갖는다.The multi-channel photovoltaic device provided by the present invention has the following features.
본 발명은 태양광을 집광 패널(1)로 채집한 후 1차 프리즘(2)으로 분광하여 적외선을 분리하고, 2차 프리즘(7)으로 일정 주파수 대역별로 분광한 광선을 단파장 발전로(12) 및 장파장 발전로(14) 내부 탱크에 설치된 광전 모듈의 효율성에 맞춰 선별 조사시켜 여러 종류의 광전 모듈에서 동시 다채널 발전토록 한 것을 특징으로 한다.According to the present invention, the solar light is collected by the light collecting panel 1, and the infrared rays are separated by spectroscopy by the
도 1은 본 발명에서 제공하는 다채널 방식 태양광 발전장치의 전체 구성을 보인 블록도를 보인 것으로서, 이와 함께 본 발명의 구체적인 내용을 설명키로 한다.1 is a block diagram showing the overall configuration of a multi-channel solar cell apparatus provided by the present invention, with the present invention will be described in detail.
즉, 본 발명의 다채널 방식 태양광 발전장치는 집광 패널(1)에 내장된 1차 프리즘(2)에서 집광된 태양광(3)을 1차로 분광하여 적외선(6)은 열발전설비(18)로 이송한다.That is, the multi-channel photovoltaic device of the present invention firstly spectroscopically collects the
상기 1차 프리즘(2)을 통과하여 열선이 제외된 일반광을 2차 프리즘(7)으로 다시 분광하여 단파장 대역(300∼700nm)의 광선은 오목렌즈 타입의 단파장 수광기(9)로 인입시켜 단파장 분배기(10)로 보낸다.After passing through the
단파장 수광기(9)의 상단에 형성된 장파장 대역(700∼1,300nm)에는 장파장 수광기(8)를 통해 인입된 광선을 장파장 분배기(11)로 보낸다.In the long wavelength band (700 to 1,300 nm) formed at the upper end of the
도시한 도면에서는 간단히 요약하여 2채널의 분광을 실시한 예를 보였으나 같은 방법으로 다채널로 확장 실시 할 수 있음은 물론이다.In the figure, an example of performing two-channel spectroscopy is briefly summarized, but it can be extended to multiple channels in the same manner.
단파장(300nm∼550nm대역 광)분배기(10) 및 장파장(550nm∼700nm대역 광)분배기(11)는 인입된 광선의 일정 광량만 1발전로에 공급하게 설정하여 1발전로에 공급하고 설정된 정량을 초과되면 2,3,4,5,.. 발전로에 분배가 이뤄지게 공급 장치를 형성한다.The short wavelength (300 nm to 550 nm band light) splitter 10 and the long wavelength (550 nm to 700 nm band light)
이로써 각 발전로에서는 항상 설정된 정격의 전력이 생산되어 인버터로 인입되게 한다.This ensures that power is always produced at each set in the power plant and drawn into the inverter.
상기 단파장 분배기(10)에 연결된 단파장 발전로(12)에는 단파장(300nm∼550nm) 광전 효율이 높은 구리, 인듐, 셀륨 소자로 제조된 아몰포스-Si계의 400W급 모듈 2장을 배면끼리 접합시키고 25쌍의 모듈을 한 탱크에 약 50mm 간격으로 입면 설치한다.In the short wavelength power generation furnace 12 connected to the
단파장 발전로(12)의 탱크 내부에는 반사체 금속칩이 부유되게 형성한 후 자연 태양광의 약 50∼100배 광선을 조사시켜 광전 모듈에 고르게 조사되게 한다.After the reflector metal chip is floated in the tank of the short-wave power generation furnace 12, about 50-100 times of natural sunlight is irradiated to evenly irradiate the photovoltaic module.
1기의 단파장 발전로(12)에서 1MW의 요구 전력이 출력되게 단파장 분배기(10)의 광량을 조정한 후 일정 광량이 유지되게 분배기 광 컨트롤러를 설정한다.After adjusting the amount of light of the
단파장 분배기(10)에서는 일정량의 광원을 분배시켜 A/D 인버터(13)의 용량을 초과하지 않게 하고, 초과되면 다음 발전로(12)에 공급토록 자동 컨트롤하게 된다.The
그리고 상기 장파장 분배기(11)에 연결된 장파장 발전로(14)에는 장파장에 광전효율이 높은 단결정-Si계 모듈 2장을 배면끼리 접합시키고 25쌍의 광전 모듈을 한 탱크에 약 50mm 간격으로 입면 설치토록 하며, 상기 장파장 발전로(14)의 탱크 내부에는 반사체 금속칩이 부유되게 형성한 후 자연 태양광의 약 50∼100배 광선을 조사시켜 광전 모듈에 고르게 조사될 수 있도록 한다.In the long-
장파장 발전로(14) 역시 1기에서 1MW의 전력이 출력되게 장파장 분배기(11)의 광량을 조정한 후 일정 광량이 유지되게 분배기의 광 컨트롤러를 설정토록 한다.The long wavelength
장파장 분배기(11)에서는 일정량의 광원을 분배시켜 A/D 인버터(15)의 용량을 초과하지 않게 하고 초과되면 다음 장파장 발전로(14)에 공급토록 자동 컨트롤하게 된다.The
이와 같이 단파장과 장파장의 2채널 발전로에서 출력되는 D/C 전기는 A/D 인버터(13,15)에서 A/C로 전환하여 승압기(16)에서 일정 전압으로 승압 후 송전설비(17)를 통해 송전하게 한다.As described above, the D / C electricity output from the short- and long-wavelength two-channel power generation furnace is converted to A / C in the A /
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 수정, 변경 및 치환이 가능할 것이다.It will be apparent to those skilled in the art that various modifications, substitutions and substitutions are possible, without departing from the scope and spirit of the invention as disclosed in the accompanying claims. will be.
따라서 본 발명에 개시된 실시예 및 첨부된 도면들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예 및 첨부된 도면에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다.Accordingly, the embodiments disclosed in the present invention and the accompanying drawings are not intended to limit the technical spirit of the present invention but to describe the present invention, and the scope of the technical idea of the present invention is not limited by the embodiments and the accompanying drawings.
본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.The protection scope of the present invention should be interpreted by the following claims, and all technical ideas within the equivalent scope should be interpreted as being included in the scope of the present invention.
본 발명의 다채널 방식 태양광 발전장치는 태양광을 이용한 발전설비에 설치하여 복합 화력발전 및 태양광 발전을 행할 수 있으며, 그로 인해 관련 산업계에 파급효과가 지대한 것이다.The multi-channel photovoltaic power generation device of the present invention can be installed in a power generation facility using solar light to perform combined cycle power generation and photovoltaic power generation.
1: 집광 패널 2: 1차 프리즘 3: 집광 광선 4: 적외선 수광기 5: 일반광 수광기 6: 적외선 7: 2차 프리즘 8: 장파장 수광기 9: 단파장 수광기 10: 단파장 분배기 11: 장파장 분배기 12: 단파장 발전로 13: 인버터 14: 장파장 발전로 15: (A/D)인버터 16: 승압기 17: 송전설비 18: 열발전설비DESCRIPTION OF SYMBOLS 1: Condensing panel 2: Primary prism 3: Condensing ray 4: Infrared receiver 5: General light receiver 6: Infrared 7: Secondary prism 8: Long wavelength receiver 9: Short wavelength receiver 10: Short wavelength distributor 11: Long wavelength distributor 12: short wavelength power plant 13: inverter 14: long wavelength power plant 15: (A / D) inverter 16: booster 17: power transmission equipment 18: thermal power equipment
Claims (3)
상기 1차 프리즘을 통해 분광된 일반광(300nm∼700nm)을 일정 주파수 대역별로 분광하는 2차 프리즘과;
상기 2차 프리즘을 통해 분광된 단파장 광선을 광전 모듈의 효율성에 맞춰 단파장 발전로에 공급하는 단파장 분배기와;
상기 2차 프리즘을 통해 분광된 장파장 광선을 광전 모듈의 효율성에 맞춰 장파장 발전로에 공급하는 장파장 분배기를 구비하여 여러 종류의 광전 모듈에서 동시 다채널 발전토록 한 것을 특징으로 하는 다채널 방식 태양광 발전장치.A primary prism that collects sunlight into a light collecting panel and spectroscopy to separate infrared rays;
A secondary prism for spectroscopy of general light (300 nm to 700 nm) spectroscopically analyzed through the primary prism for each predetermined frequency band;
A short wavelength distributor for supplying the short wavelength light spectroscopically through the secondary prism to the short wavelength power generation furnace according to the efficiency of the photoelectric module;
Multi-channel photovoltaic power generation comprising a long wavelength distributor for supplying the long-wavelength light spectroscopy through the secondary prism to the long-wave power generator according to the efficiency of the photovoltaic module for simultaneous multi-channel power generation in several types of photovoltaic modules Device.
상기 단파장 발전로 내부에는 구리, 인듐, 셀륨 소자로 제조된 아몰포스-Si계의 400W급 광전 모듈 2장을 배면끼리 접합시키고 25쌍의 광전 모듈을 간격을 두고 입면 설치토록 하며,
상기 장파장 발전로 내부에는 단결정-Si계 광전 모듈 2장을 배면끼리 접합시키고 25쌍의 광전 모듈을 간격을 두고 입면 설치한 것을 특징으로 하는 다채널 방식 태양광 발전장치.The method of claim 1, further comprising:
Inside the short-wave power generation furnace, two Amorphos-Si-based 400W class photovoltaic modules made of copper, indium, and cerium elements are bonded to each other, and 25 pairs of photovoltaic modules are installed at an interval,
A multi-channel solar cell apparatus comprising two single crystal-Si photovoltaic modules bonded to each other in the rear of the long wavelength power generation furnace, and 25 pairs of photovoltaic modules are installed at intervals.
상기 단파장 발전로 및 장파장 발전로 내부에는 반사체 금속칩이 부유되게 형성하여, 단파장 분배기 및 장파장 분배기를 통해 단파장 및 장파장 광선을 광전 모듈에 고르게 난반사 조사될 수 있도록 한 것을 특징으로 하는 다채널 방식 태양광 발전장치.The method of claim 1, further comprising:
The reflector metal chip is floated in the short-wave power generation furnace and the long-wave power generation furnace, and the multi-channel solar light is characterized in that the short-wavelength and long-wavelength light beams are diffusely reflected to the photovoltaic module evenly through the short-wavelength splitter and the long-wavelength splitter. Power generation device.
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