KR101289341B1

KR101289341B1 - Concentrating Photovoltaic module

Info

Publication number: KR101289341B1
Application number: KR1020110099856A
Authority: KR
Inventors: 김성빈; 김장균; 김병욱
Original assignee: (주)애니캐스팅
Priority date: 2011-09-30
Filing date: 2011-09-30
Publication date: 2013-07-29
Also published as: KR20130035519A

Abstract

본 발명은 집광형 태양전지모듈(Concentrating Photovoltaic module)에 관한 것으로서, 구체적으로는 태양전지모듈의 두께를 감소시켜 전체적인 부피를 줄일 수 있으며, 태양전지로 입사되는 입사각이 작아지도록 하여 태양전지의 효율을 극대화시킬 수 있는 집광형 태양전지모듈에 관한 것이다. The present invention relates to a concentrating photovoltaic module, and more particularly to a concentrating photovoltaic module capable of reducing the thickness of a solar cell module to reduce the overall volume thereof and to reduce the incident angle incident on the solar cell, To a light collecting type solar cell module which can be maximized.

Description

[0001] Concentrating Photovoltaic module [0002]

본 발명은 집광형 태양전지모듈(Concentrating Photovoltaic module)에 관한 것으로서, 구체적으로는 태양전지모듈의 두께를 감소시켜 전체적인 부피를 줄일 수 있으며, 태양전지로 입사되는 입사각이 작아지도록 하여 태양전지의 효율을 극대화시킬 수 있는 집광형 태양전지모듈에 관한 것이다.The present invention relates to a concentrating photovoltaic module, and more particularly to a concentrating photovoltaic module capable of reducing the thickness of a solar cell module to reduce the overall volume thereof and to reduce the incident angle incident on the solar cell, To a light collecting type solar cell module which can be maximized.

근래 태양광을 이용한 태양광 발전(Photovoltaic, PV) 장치가 많이 사용되어 지는데, 특히 실리콘 태양전지를 이용한 태양광 발전 장치가 주로 사용된다. Recently, photovoltaic (PV) devices using solar light have been widely used. In particular, photovoltaic devices using silicon solar cells are mainly used.

그러나 고효율 Ⅲ-Ⅴ 화합물 반도체 다중접합 태양전지(multi-junction solar cell)의 비약적인 발전으로 다중접합 태양전지에 저가의 집광장치를 사용하여 태양광을 집중시키는 방식의 집광형 태양광 발전(Concetrating Photovoltaic, CPV) 장치에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다.However, due to the breakthrough of high efficiency III-V compound semiconductor solar cell (multi-junction solar cell), it has been concluded that a multi-junction solar cell uses a low-cost condensing device to concentrate solar light (Concetrating Photovoltaic, CPV) devices have been actively studied.

다중접합 태양전지(multi-junction solar cell)는 실리콘 태양전지와 비교하여 높은 에너지 변환 효율을 가지는데, 일반적으로 다중접합 태양전지는 35%가 넘는 에너지 효율을 갖는 반면 실리콘 태양전지는 약 20% 효율을 갖는다. 특히 집광(concentration) 하에서, 현재 일부 다중접합 태양전지는 40%를 넘는 에너지 효율을 갖는다.Multi-junction solar cells have a higher energy conversion efficiency than silicon solar cells. In general, multi-junction solar cells have more than 35% energy efficiency, while silicon solar cells have about 20% efficiency Respectively. Particularly under concentration, some multi-junction solar cells currently have an energy efficiency of more than 40%.

도 1은 종래의 집광형 태양광 발전장치에 사용되는 태양전지모듈을 개략적으로 나타내는 도면이다.1 is a view schematically showing a solar cell module used in a conventional condensing type solar cell generator.

도 1을 참조하면, 종래의 집광형 태양전지모듈은 태양에너지를 전기에너지로 변환시키는 태양전지(1), 광을 1차적으로 집광시키는 1차 광학 구성요소(primary optical element)(2), 상기 1차 광학 구성요소(2)로부터 집광된 광을 상기 태양전지(1)로 2차적으로 집광시키는 2차 광학 구성요소(secondary optical element)(3)를 포함한다. Referring to FIG. 1, the conventional condensing type solar cell module includes a solar cell 1 for converting solar energy into electric energy, a primary optical element 2 for primarily condensing the light, And a secondary optical element (3) for secondarily focusing the light condensed from the primary optical component (2) with the solar cell (1).

여기서, 상기 2차 광학 구성요소(3)는 1차 광학 구성요소(2)로부터 집광된 광을 태양전지(1)로 2차적으로 집광함에 있어서 1차 광학 구성요소(2)로부터 집광된 광이 태양전지(1)로 균일하게 분배되도록 하는 균질기(homogenizer)로서의 기능을 수행한다.Herein, the secondary optical component 3 is configured such that light condensed from the primary optical component 2 in the secondary focusing of the light condensed from the primary optical component 2 to the solar cell 1 And functions as a homogenizer for uniformly distributing the solar cell 1 to the solar cell 1.

이러한 집광형 태양전지모듈에 사용되는 다중접합 태양전지의 효율을 향상시키기 위해서는 태양전지(1)로 입사되는 광이 균일하게 분배되도록 할 필요가 있으며, 이러한 기능은 1차 광학 구성요소(2)만으로 설계하기가 매우 어려우므로 종래의 집광형 태양전지모듈은 균질기(homogenizer)로서의 기능을 수행하는 2차 구성요소(3)를 포함하여 이루어지는 것이 일반적이다.In order to improve the efficiency of a multi-junction solar cell used in such a light-collecting solar cell module, it is necessary to uniformly distribute the light incident on the solar cell 1, and this function is performed only by the primary optical component 2 Since it is very difficult to design, the conventional light collecting type solar cell module generally comprises a secondary component 3 that functions as a homogenizer.

또한, 도 1 및 도 2에서 보이는 바와 같이, 태양전지(1)의 효율은 입사각(θ)의 크기에 선형적으로 비례하여 저하되기 때문에, 태양전지(1)의 효율을 극대화시키기 위해서는 태양전지(1)로 입사되는 광이 균일하게 분배되도록 할 뿐만 아니라 태양전지(1)로 입사되는 입사각(θ)이 작아지도록 할 필요가 있다.As shown in FIGS. 1 and 2, the efficiency of the solar cell 1 decreases linearly with the incident angle. Therefore, in order to maximize the efficiency of the solar cell 1, 1 to be uniformly distributed as well as to reduce the incident angle [theta] incident on the solar cell 1. [

그러나, 종래의 집광형 태양전지모듈은 대표적인 1차 광학 구성요소로 사용되는 Fresnel Lens 또는 Mirror 등의 광학적 원리에 의해 적정 초점거리 유지가 필요한데, 이로 인해서 기존 실리콘 태양전지모듈에 비해 모듈의 부피가 5~10배 커지는 문제가 있어 제품의 제조원가 및 방법, 설치, 운영에 있어서 실리콘 태양전지모듈에 비해 불리한 점이 있다. 따라서, 일부 제조사에서는 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 1차 집광장치와 태양전지의 크기를 함께 줄임으로써 최적 효율의 집광비율은 유지하는 동시에 초점거리를 줄이려는 노력을 시도하고 있으나, 이 경우 동일 모듈출력을 위해 사용되는 부품 수의 증가로 인하여 제조비용이 증가하는 문제가 있다. However, the conventional condensing type solar cell module needs to maintain the proper focal distance by optical principles such as a Fresnel lens or a mirror used as a typical primary optical component. As a result, the volume of the module is 5 There is a disadvantage compared to a silicon solar cell module in manufacturing cost and method, installation and operation of a product. Therefore, some manufacturers have attempted to reduce the focal length while maintaining the light condensation ratio of optimum efficiency by reducing the size of the primary light concentrator and the solar cell together to solve the above problems. There is a problem that the manufacturing cost increases due to the increase in the number of parts used for output.

최근에는 이러한 문제점을 해결하기 위한 것으로 초점거리를 줄임으로써 두께를 줄일 수 있도록 내부전반사형 프레즈널 렌즈(Total Internal Reflection Fresnel Lens, TIR FL)를 이용한 집광형 태양전지모듈에 대한 연구가 진행되고 있으며, 이러한 종래기술로 US 2008/0092879 A1(이하, '선행기술'이라 한다)가 개시된다. Recently, research has been conducted on a light-collecting type solar cell module using a total internal reflection fresnel lens (TIR FL) so as to reduce the thickness by reducing the focal distance, This prior art discloses US 2008/0092879 A1 (hereinafter referred to as " Prior Art ").

도 3은 선행기술에 따른 집광형 태양전지모듈을 나타내는 도면이다.3 is a view showing a light-collecting type solar cell module according to the prior art.

도 3을 참조하면, 선행기술에 따른 집광형 태양전지모듈은 태양전지(4), TIR FL 타입의 1차 광학 구성요소(5), 1차 광학 구성요소(4)로부터 집광된 광이 태양전지(4)로 집광되도록 굴절시키는 2차 광학 구성요소(6)를 포함한다.Referring to FIG. 3, the light-converging solar cell module according to the prior art includes a solar cell 4, a TIR FL type primary optical component 5, and a primary optical component 4, (6) for refracting the light to be converged by the light source (4).

그러나, 도 3에서 보이는 바와 같이, 1차 광학 구성요소(5)에서 전반사되어 2차 광학 구성요소(6)로 입사된 광(7)은 2차 광학 구성요소(6)에서 굴절되어 태양전지(4)로 입사되는 입사각(θ)이 매우 커지게 되어 태양전지(4)의 효율이 저하되는 문제가 있다.3, the light 7 reflected by the primary optical component 5 and incident on the secondary optical component 6 is refracted in the secondary optical component 6, The incident angle &thetas; incident on the solar cell 4 becomes very large, and the efficiency of the solar cell 4 is lowered.

선행기술 : US 2008 / 0092879 A1Prior Art: US 2008/0092879 A1

따라서, 본 발명이 이루고자하는 기술적 과제는 1차 광학 구성요소의 초점거리를 줄임으로써 태양전지모듈의 두께를 감소시켜 전체적인 부피를 줄일 수 있으면서도 태양전지로 입사되는 입사각이 작아지도록 하여 태양전지의 효율을 극대화시킬 수 있는 집광형 태양전지모듈을 제공하는 것이다. Accordingly, the technical problem to be achieved by the present invention is to reduce the focal length of the primary optical component to reduce the thickness of the solar cell module to reduce the overall volume, but to reduce the incident angle incident to the solar cell to improve the efficiency of the solar cell It is to provide a condensing solar cell module that can be maximized.

상기 기술적 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일실시 예에 따른 집광형 태양전지모듈은 태양전지(photovoltaic cell), 입사된 광을 1차적으로 집광시키는 1차 광학 구성요소(primary optical element) 및 상기 1차 광학 구성요소로부터 집광된 광을 상기 태양전지로 2차적으로 집광시키는 2차 광학 구성요소(secondary optical element)를 포함하는 집광형 태양전지모듈에 있어서, 상기 1차 광학 구성요소에는 입사된 광을 집광시키는 중심부와, 입사된 광이 중심방향으로 편향되어 출광되도록 반사 또는 전반사시키는 주변부가 구비되고, 상기 2차 광학 구성요소에는 상기 주변부로부터 출광된 광이 입사되는 측면과, 상기 중심부로부터 집광된 광이 입사되는 상면이 구비되고, 상기 상면은 직접 입사되는 광은 굴절시키고 상기 측면으로부터 입사된 광은 전반사시키도록 구비되며, 상기 측면은 상기 주변부로부터 출광되어 입사된 광은 굴절시키고 상기 상면에서 굴절된 광과 전반사된 광은 전반사시키도록 구비될 수 있다. Concentrating solar cell module according to an embodiment of the present invention for solving the technical problem is a photovoltaic cell, a primary optical element (primary optical element) for primarily collecting the incident light and the first A light collecting solar cell module comprising a secondary optical element for collecting light collected from a secondary optical component secondary to a solar cell, wherein the primary optical component receives incident light. A central part for condensing, a peripheral part for reflecting or totally reflecting the incident light so as to be deflected toward the center direction, and the second optical component has a side at which light emitted from the peripheral part is incident, and the light condensed from the central part The incident surface is provided, and the upper surface is provided so as to refracting the light incident directly and totally reflect the light incident from the side surface. Said, said side is the outgoing light from the peripheral portion of the incident light is refracted by the refractive and the upper surface of the light and the total reflection light can be provided so that the total reflection.

다른 측면에서의 본 발명의 일실시 예에 따른 집광형 태양전지모듈은 태양전지(photovoltaic cell), 입사된 광을 1차적으로 집광시키는 1차 광학 구성요소(primary optical element) 및 상기 1차 광학 구성요소로부터 집광된 광을 상기 태양전지로 2차적으로 집광시키는 2차 광학 구성요소(secondary optical element)를 포함하는 집광형 태양전지모듈에 있어서, 상기 1차 광학 구성요소에는 입사된 광을 반사 또는 전반사시켜 상기 2차 광학 구성요소의 측면으로 출광시키는 주변부가 구비되며, 상기 2차 광학 구성요소의 상면은 상기 측면으로부터 입사된 광을 전반사시키도록 구비될 수 있다. In another aspect, a light collecting solar cell module according to an embodiment of the present invention includes a photovoltaic cell, a primary optical element that primarily collects incident light, and the primary optical component. A light collecting solar cell module comprising a secondary optical element for collecting light collected from an element secondary to the solar cell, wherein the primary optical component reflects or totally reflects incident light. And a peripheral portion that emits light toward the side of the secondary optical component, and an upper surface of the secondary optical component may be provided to totally reflect light incident from the side surface.

또 다른 측면에서의 본 발명의 일실시 예에 따른 집광형 태양전지모듈은 태양전지(photovoltaic cell), 입사된 광을 1차적으로 집광시키는 1차 광학 구성요소(primary optical element) 및 상기 1차 광학 구성요소로부터 집광된 광을 상기 태양전지로 2차적으로 집광시키는 2차 광학 구성요소(secondary optical element)를 포함하는 집광형 태양전지모듈에 있어서, 상기 1차 광학 구성요소에는 입사된 광을 집광시키는 중심부와, 입사된 광이 중심방향으로 편향되어 출광되도록 반사 또는 전반사시키는 주변부가 구비되고, 상기 2차 광학 구성요소에는 상기 주변부로부터 출광된 광이 입사되는 측면과, 상기 중심부로부터 집광된 광이 입사되며 중심부에 함몰부가 형성되는 상면이 구비되고, 상기 함몰부에는 상기 측면으로부터 입사된 광이 반사되도록 반사코팅되는 내측면과 상기 중심부로부터 집광된 광이 상기 태양전지로 입사되는 저면이 구비될 수 있다. In another aspect, a light collecting solar cell module according to an embodiment of the present invention includes a photovoltaic cell, a primary optical element for primaryly concentrating incident light, and the primary optical. A light concentrating solar cell module comprising a secondary optical element for condensing light collected from a component to the solar cell, wherein the primary optical component condenses incident light. A central portion, and a peripheral portion for reflecting or total reflection so that the incident light is deflected toward the center and is emitted, the secondary optical component has a side at which light emitted from the peripheral portion is incident, and the light collected from the central portion is incident And a top surface having a depression formed at a center thereof, and the depression having an inner surface reflectively coated to reflect light incident from the side surface. A bottom surface to which the light collected from the center is incident on the solar cell may be provided.

또 다른 측면에서의 본 발명의 일실시 예에 따른 집광형 태양전지모듈은 태양전지(photovoltaic cell), 입사된 광을 1차적으로 집광시키는 1차 광학 구성요소(primary optical element) 및 상기 1차 광학 구성요소로부터 집광된 광을 상기 태양전지로 2차적으로 집광시키는 2차 광학 구성요소(secondary optical element)를 포함하는 집광형 태양전지모듈에 있어서, 상기 1차 광학 구성요소에는 입사된 광을 집광시키는 중심부와, 입사된 광을 반사 또는 전반사시켜 상기 2차 광학 구성요소의 측면으로 출광시키는 주변부가 구비되고, 상기 2차 광학 구성요소는 상기 중심부로부터 하방으로 연장되어 상기 1차 광학 구성요소와 일체로 형성되며, 상기 측면에는 상방으로 돌출되는 돌기부가 구비되고, 상기 돌기부는 상기 주변부로부터 출광되는 광이 입사되는 외측면과, 상기 외측면으로부터 입사되어 굴절된 광을 반사 또는 전반사시키는 내측면으로 이루어질 수 있다. In another aspect, a light collecting solar cell module according to an embodiment of the present invention includes a photovoltaic cell, a primary optical element for primaryly concentrating incident light, and the primary optical. A light concentrating solar cell module comprising a secondary optical element for condensing light collected from a component to the solar cell, wherein the primary optical component condenses incident light. A central portion and a periphery for reflecting or totally reflecting the incident light and outputting it to the side of the secondary optical component, the secondary optical component extending downward from the central portion to be integral with the primary optical component And a protruding portion protruding upward from the side surface, the protruding portion having an outer surface on which light emitted from the peripheral portion is incident, and the outer surface of the protruding portion. Is incident on the surface can be made to the refracted light to the inner surface for reflecting or totally reflected.

또 다른 측면에서의 본 발명의 일실시 예에 따른 집광형 태양전지모듈은 태양전지(photovoltaic cell), 입사된 광을 1차적으로 집광시키는 1차 광학 구성요소(primary optical element) 및 상기 1차 광학 구성요소로부터 집광된 광을 상기 태양전지로 2차적으로 집광시키는 2차 광학 구성요소(secondary optical element)를 포함하는 집광형 태양전지모듈에 있어서, 상기 1차 광학 구성요소에는 입사된 광을 반사 또는 전반사시켜 상기 2차 광학 구성요소의 측면으로 출광시키는 주변부가 구비되며, 상기 2차 광학 구성요소의 측면에는 상방으로 돌출되는 돌기부가 소정간격으로 적어도 하나 이상 구비되고, 상기 돌기부는 상기 주변부로부터 출광되는 광이 입사되는 외측면과, 상기 외측면으로부터 입사되어 굴절된 광을 반사 또는 전반사시키는 내측면으로 이루어질 수 있다. In another aspect, a light collecting solar cell module according to an embodiment of the present invention includes a photovoltaic cell, a primary optical element for primaryly concentrating incident light, and the primary optical. A light collecting solar cell module comprising a secondary optical element for collecting light collected from a component secondary to the solar cell, wherein the primary optical component reflects or receives incident light. A periphery is provided to totally reflect the light to the side of the secondary optical component, and at least one protrusion is provided on the side of the secondary optical component at a predetermined interval, and the protrusion is emitted from the periphery. It may be composed of an outer surface to which light is incident and an inner surface to reflect or totally reflect light incident and refracted from the outer surface.

본 발명에 따른 집광형 태양전지모듈은 1차 광학 구성요소의 주변부로 입사된 광이 중심방향으로 편향되어 2차 광학 구성요소의 측면으로 입사되도록 함으로써 태양전지모듈의 두께를 줄여 전체적인 부피를 줄일 수 있으며, 2차 광학 구성요소의 측면으로 입사된 광이 2차 광학 구성요소의 상면에서 반사 또는 전반사되어 태양전지로 입사되는 입사각이 작아지도록 함으로써 태양전지의 효율을 극대화시킬 수 있는 효과가 있다. In the light collecting solar cell module according to the present invention, the light incident to the periphery of the primary optical component is deflected toward the center to be incident on the side of the secondary optical component, thereby reducing the thickness of the solar cell module and reducing the overall volume. The light incident on the side of the secondary optical component is reflected or totally reflected on the upper surface of the secondary optical component, thereby minimizing the incident angle incident on the solar cell, thereby maximizing the efficiency of the solar cell.

도 1은 종래의 집광형 태양전지모듈을 개략적으로 나타내는 도면이고,
도 2는 태양전지의 효율과 태양전지로 입사되는 태양광의 입사각과의 관계를 나타내는 도표이고,
도 3은 선행기술에 따른 집광형 태양전지모듈을 나타내는 도면이고,
도 4는 본 발명에 따른 집광형 태양전지모듈을 나타내는 도면이고,
도 5 내지 도 8은 본 발명의 2차 광학 구성요소의 일실시 예들을 나타내는 도면이고,
도 9 및 도 10은 측면과 함몰부의 내측면이 이루는 각이 하방으로 갈수록 커지도록 구비된 실시 예들을 나타내는 도면이고,
도 11은 본 발명에 따른 2차 광학 구성요소의 다른 실시 예를 나타내는 도면이고,
도 12는 본 발명에 따른 2차 광학 구성요소의 또 다른 실시 예를 나타내는 도면이고,
도 13은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 태양전지모듈을 나타내는 도면이다.1 is a view schematically showing a conventional condensing type solar cell module,
2 is a chart showing the relationship between the efficiency of the solar cell and the incident angle of sunlight incident on the solar cell,
3 is a view showing a light collecting type solar cell module according to the prior art,
4 is a view showing a light collecting solar cell module according to the present invention;
5 to 8 are views showing one embodiment of the secondary optical component of the present invention,
9 and 10 are views showing embodiments provided so that the angle formed between the side surface and the inner surface of the depression is increased toward the lower side,
11 is a view showing another embodiment of a secondary optical component according to the present invention,
12 is a view showing another embodiment of a secondary optical component according to the present invention,
13 is a view showing a solar cell module according to another embodiment of the present invention.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 실시 예들을 상세히 설명한다.Hereinafter, embodiments according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

본 발명이 여러 가지 수정 및 변형을 허용하면서도, 그 특정 실시 예들이 도면들로 예시되어 나타내어지며, 이하에서 상세히 설명될 것이다. 그러나 본 발명을 개시된 특별한 형태로 한정하려는 의도는 아니며, 오히려 본 발명은 청구항들에 의해 정의된 본 발명의 사상과 합치되는 모든 수정, 균등 및 대용을 포함한다. While the invention is susceptible to various modifications and alternative forms, specific embodiments thereof are shown by way of example in the drawings and will herein be described in detail. Rather, the intention is not to limit the invention to the particular forms disclosed, but rather, the invention includes all modifications, equivalents and substitutions that are consistent with the spirit of the invention as defined by the claims.

한편, 첨부 도면에서, 두께 및 크기는 명세서의 명확성을 위해 과장되어진 것이며, 따라서 본 발명은 첨부도면에 도시된 상대적인 크기나 두께에 의해 제한되지 않는다. In the accompanying drawings, the thickness and the size are exaggerated for clarity of description and the present invention is not limited by the relative size or thickness shown in the attached drawings.

도 4는 본 발명의 일실시 예에 따른 집광형 태양전지모듈을 나타내는 도면이다.4 is a view illustrating a light collecting type solar cell module according to an embodiment of the present invention.

도 4를 참조하면, 본 발명의 일실시 예에 따른 집광형 태양전지모듈(10)은 태양전지(photovoltaic cell)(12), 입사된 광을 1차적으로 집광시키는 1차 광학 구성요소(primary optical element)(20) 및 상기 1차 광학 구성요소(20)로부터 집광된 광을 상기 태양전지(12)로 2차적으로 집광시키는 2차 광학 구성요소(secondary optical element)(30)를 포함한다. Referring to FIG. 4, the light collecting solar cell module 10 according to an embodiment of the present invention includes a photovoltaic cell 12 and a primary optical component that primarily collects incident light. element 20 and a secondary optical element 30 for secondary condensing of light collected from the primary optical component 20 to the solar cell 12.

상기 태양전지(12)는 태양에너지를 전기에너지로 변환하는 구성으로서, 고효율 Ⅲ-Ⅴ 화합물 반도체 다중접합 태양전지(multi-junction solar cell)가 사용되는 것이 바람직하다. 다만, 본 발명은 그에 한정하지 않으며 다른 형태의 태양전지가 사용될 수도 있다. The solar cell 12 is preferably a high efficiency III-V compound semiconductor multi-junction solar cell, which converts solar energy into electric energy. However, the present invention is not limited thereto and other types of solar cells may be used.

상기 1차 광학 구성요소(20)는 태양전지(12) 상부에 위치하며, 상기 1차 광학 구성요소(20)에는 입사된 광을 집광시키는 중심부(21)와, 입사된 광이 중심방향으로 편향되어(deflecting) 출광되도록 반사 또는 전반사시키는 주변부(22)가 구비될 수 있다. The primary optical component 20 is positioned above the solar cell 12, and the primary optical component 20 has a central portion 21 for condensing incident light and the incident light is deflected toward the center direction. A peripheral portion 22 may be provided to reflect or totally reflect the light so as to deflect.

상기 중심부(21)는 2차 광학 구성요소(30)의 상부에 위치하며, 상기 중심부(21)에는 광이 입사되는 입사면(23)과, 상기 입사면(23)으로 입사된 광이 출사되는 출사면(24)이 구비될 수 있으며, 상기 출사면(24)은 입사된 광이 2차 광학 구성요소(30)의 상면에 집광될 수 있도록 구면 또는 비구면으로 구비될 수 있다. 예를 들어, 도 4에서 보이는 바와 같이, 상기 출사면(24)은 굴절에 의해 광을 집광시킬 수 있도록 아래로 볼록한 비구면 형태로 구비될 수 있다. 또한, 도 4에는 입사된 광을 집광하는 기능이 출사면(24)에서 이루어지도록 출사면(24)이 아래로 볼록한 형태로 구비된 것이 도시되지만, 본 발명은 그에 한정되지 않으며, 광을 집광시키기 위한 기능이 입사면(23)에서도 이루어질 수 있도록 상기 입사면(23)과 출사면(24)은 다양한 형태로 구비될 수 있다. The center portion 21 is located at the top of the secondary optical component 30. The center portion 21 has an incident surface 23 on which light is incident and a light incident surface on which the incident surface 23 is emitted The exit surface 24 may be provided with a spherical surface or an aspheric surface so that the incident light can be condensed on the upper surface of the secondary optical component 30. For example, as shown in FIG. 4, the emission surface 24 may be provided in the form of an aspherical surface that is convex downward so as to focus light by refraction. In addition, although the emission surface 24 is provided with a convex shape downward so that the function of condensing the incident light is made on the emission surface 24, the present invention is not limited thereto, and condenses the light. The incidence surface 23 and the outgoing surface 24 may be provided in various forms so that a function for the incidence surface 23 may be achieved.

상기 주변부(22)는 중심부(21)를 둘러싸는 부위로서, 입사된 광을 중심방향으로 편향되도록 출광시켜 출광된 광이 2차 광학 구성요소(30)의 측면으로 입사될 수 있도록 구비될 수 있다. 즉, 상기 주변부(22)는 대략 수직으로 입사된 수직광을 반사 또는 전반사시켜 중심방향으로 편향되도록 하여 2차 광학 구성요소(30)의 측면으로 입사될 수 있도록 구비될 수 있으며, 상기 주변부(22)의 가장자리부분의 하단은 2차 광학 구성요소(30)보다 아래에 위치할 수 있으며, 경우에 따라서는 상기 태양전지(12)보다 아래에 위치할 수도 있다. 따라서, 본 발명에 따른 집광형 태양전지모듈(10)에 의하면 1차 광학 구성요소(20)의 초점거리를 줄일 수 있으며 그에 따라 모듈(10)의 두께를 줄여 전체적인 부피를 감소시킬 수 있게 된다. The peripheral portion 22 surrounds the central portion 21 and may be provided so that light emitted by deflecting the incident light to be deflected toward the center may be incident on the side surface of the secondary optical component 30 . That is, the peripheral portion 22 may be provided to reflect or totally reflect vertically incident vertical light so as to be deflected toward the center to be incident on the side of the secondary optical component 30, and the peripheral portion 22 The lower end of the edge of the) may be located below the secondary optical component 30, and in some cases may be located below the solar cell 12. Therefore, according to the light collecting solar cell module 10 according to the present invention, the focal length of the primary optical component 20 can be reduced, and thus the overall volume can be reduced by reducing the thickness of the module 10.

상기 주변부(22)에는 광이 입사되는 입사면(25)과, 상기 입사면(25)으로 입사된 광을 중심방향으로 반사 또는 전반사시키는 적어도 하나 이상의 반사면(26)과, 상기 반사면(26)에서 반사 또는 전반사된 광이 출사되는 출사면(27)이 구비될 수 있다. 상기 반사면(26)은 입사면(25)으로 입사된 광이 전반사되도록 광학적으로 설계될 수도 있으며, 반사되도록 반사코팅되어 이루어질 수도 있다. 또한, 도 4에서 보이는 바와 같이, 상기 입사면(25), 반사면(26) 및 출사면(27)은 서로 대응되도록 즉, 하나의 입사면(25)으로 입사된 광은 하나의 반사면(26)에서 반사 또는 전반사되며, 상기 반사면(26)에서 반사 또는 전반사된 광은 하나의 출사면(27)으로 출사되도록 구비될 수 있다. 또한, 도 4에서 보이는 바와 같이, 본 발명의 일실시 예에 따른 상기 1차 광학 구성요소(20)는 대략 우산 형태의 형상으로 이루어질 수 있으며, 상기 주변부(22)의 상부와 하부는 불연속적인 면으로 구비될 수 있다. At least one reflecting surface 26 that reflects or totally reflects the light incident on the incident surface 25 in the center direction and a reflecting surface 26 that reflects the light incident on the reflecting surface 26 And an exit surface 27 through which light reflected or totally reflected is emitted. The reflective surface 26 may be optically designed such that the light incident on the incident surface 25 is totally reflected, or may be formed by reflection coating to reflect. In addition, as shown in FIG. 4, the incident surface 25, the reflecting surface 26, and the emitting surface 27 correspond to each other, that is, light incident on one incident surface 25 is one reflective surface ( The light reflected or totally reflected at 26 and the light reflected or totally reflected at the reflective surface 26 may be provided to be emitted to one emission surface 27. In addition, as shown in Figure 4, the primary optical component 20 according to an embodiment of the present invention may be formed in a substantially umbrella shape, the upper and lower portions of the peripheral portion 22 is a discontinuous surface It may be provided as.

다만, 본 발명에 따른 집광형 태양전지모듈(10)은 상기 1차 광학 구성요소(20)의 구체적인 구성 및 형상에 의해 한정되지 않으며, 상기 1차 광학 구성요소(20)는 일반적인 내부전반사형 프레즈널 렌즈(Total Internal Reflection Fresnel Lens, TIR FL) 형태로 구비될 수 있으며, 이러한 1차 광학 구성요소(20)의 다양한 형태는 선행기술(US 2008/0092879 A1)에 상세히 기재되므로, 본 명세서에서는 그에대한 상세한 설명은 생략한다. However, the light collecting solar cell module 10 according to the present invention is not limited to the specific configuration and shape of the primary optical component 20, and the primary optical component 20 is a general internal reflection type frame. It may be provided in the form of a total internal reflection fresnel lens (TIR FL), and various forms of the primary optical component 20 are described in detail in the prior art (US 2008/0092879 A1), Detailed description thereof will be omitted.

상기 2차 광학 구성요소(30)는 1차 광학 구성요소(20)와 태양전지(12) 사이에 구비되어 1차 광학 구성요소(20)로부터 집광된 태양광을 태양전지(12)로 2차적으로 집광하는 구성으로서, 1차 광학 구성요소(20)로부터 집광된 광이 태양전지(12)로 균일하게 분배하는(uniform light distribution) 균질기(homogenizer)로서의 기능을 수행한다. The secondary optical component 30 is provided between the primary optical component 20 and the solar cell 12 to secondary the sunlight collected from the primary optical component 20 into the solar cell 12. In this configuration, the light collected from the primary optical component 20 functions as a homogenizer for uniform light distribution to the solar cell 12.

또한, 본 발명에 따른 집광형 태양전지모듈(10)에 있어서, 상기 2차 광학 구성요소(30)는 1차 광학 구성요소(20)의 주변부(22)로부터 중심방향으로 편향되어 출광된 광을 태양전지(12)로 반사 또는 전반사시키며, 특히 태양전지(12)로 입사되는 입사각이 작아지도록 반사 또는 전반사시키도록 구비될 수 있다. In addition, in the light concentrating solar cell module 10 according to the present invention, the secondary optical component 30 is deflected toward the center from the peripheral portion 22 of the primary optical component 20 and emitted light. The solar cell 12 may be reflected or totally reflected, and in particular, may be provided to reflect or totally reflect the incident angle incident on the solar cell 12 to be small.

따라서, 본 발명에 따른 집광형 태양전지모듈(10)은 선행기술과 비교하여 더욱 모듈(10)의 두께를 줄일 수 있는 효과가 있다. 상세히 설명하면, 도 3에서 보이는 바와 같이, 선행기술에 따른 태양전지모듈은 1차 광학 구성요소(5)의 끝단에서 전반사된 광이 2차 광학 구성요소(6)를 향해 편향됨에 있어서 구조상 1차 광학 구성요소(5)에서 전반사된 광은 중심방향을 향하면서도 하방으로만 출광되어야 하며, 1차 광학 구성요소(5)의 끝단의 위치는 2차 광학 구성요소(6)보다 위에 위치하여야 한다. 이에 반해, 본 발명에 따른 태양전지모듈(10)은 1차 광학 구성요소(20)에서 전반사된 광은 다시 2차 광학 구성요소(30)의 측면으로 입사되어 전반사됨으로써 태양전지(12)로 집광될 수 있기 때문에, 도 4에서 보이는 바와 같이 주변부(22)의 가장자리 부위에서 전반사되는 광(S1)은 중심방향을 향해 상방으로 편향되어 출광되어도 2차 광학 구성요소(30)의 측면으로 입사되어 전반사됨으로써 태양전지(12)로 집광될 수 있다. 따라서, 본 발명에 따른 태양전지모듈(10)은 그만큼 1차 광학 구성요소(20)의 초점거리를 더욱 줄일 수 있으며, 1차 광학 구성요소(20)의 주변부(22)의 가장자리 부분이 2차 광학 구성요소(30)보다 아래에 위치할 수 있기 때문에, 태양전지모듈(10)의 전체적인 두께와 부피도 더욱 줄일 수 있는 효과가 있다. Therefore, the condensing type solar cell module 10 according to the present invention has the effect of reducing the thickness of the module 10 as compared with the prior art. 3, the solar cell module according to the prior art is characterized in that the light totally reflected at the end of the primary optical component 5 is deflected toward the secondary optical component 6, The light totally reflected by the optical component 5 should be emitted only downward while facing the center direction and the position of the end of the primary optical component 5 should be located above the secondary optical component 6. [ On the contrary, in the solar cell module 10 according to the present invention, the light totally reflected from the primary optical component 20 is incident to the side of the secondary optical component 30 and totally reflected to collect the solar cell 12. As shown in FIG. 4, the light S1 totally reflected at the edge portion of the peripheral portion 22 is incident to the side of the secondary optical component 30 even though it is deflected upward toward the center direction and is emitted. As a result, the solar cell 12 may be focused. Accordingly, the solar cell module 10 according to the present invention can further reduce the focal length of the primary optical component 20, and the edge of the peripheral portion 22 of the primary optical component 20 is secondary. Since it can be located below the optical component 30, there is an effect that can further reduce the overall thickness and volume of the solar cell module 10.

이하, 본 발명에 따른 2차 광학 구성요소(30)의 구체적인 구성 및 다양한 실시 예에 대하여 상세히 설명한다.Hereinafter, the specific configuration and various embodiments of the secondary optical component 30 according to the present invention will be described in detail.

도 4를 참조하면, 본 발명의 일실시 예에 따른 2차 광학 구성요소(30)는 1차 광학 구성요소(20)의 중심부(21)로부터 집광된 광(S4)이 입사되는 상면(32)과, 주변부(22)로부터 중심방향을 향해 편향되어 출광된 광(S1,S2,S3)이 입사되는 측면(34)을 포함하여 이루어질 수 있다. Referring to FIG. 4, the secondary optical component 30 according to the exemplary embodiment of the present invention may have an upper surface 32 through which the light S4 that is collected from the central portion 21 of the primary optical component 20 is incident. And a side surface 34 on which light S1, S2, and S3, which are deflected toward the center direction from the peripheral portion 22, are incident.

또한, 상기 상면(32)은 직접 입사되는 광은 굴절시키고 상기 측면(34)으로부터 입사된 광은 전반사시키도록 구비될 수 있으며, 상기 측면(34)은 주변부(22)로부터 출광되어 입사된 광은 굴절시키고 상기 상면(32)에서 굴절된 광과 전반사된 광은 전반사시키도록 구비될 수 있다. The upper surface 32 may be provided to refract light directly incident and totally reflect the light incident from the side surface 34. The side surface 34 may be provided to emit light from the peripheral portion 22, And refracts and totally reflects the light refracted at the top surface 32 and the totally reflected light.

상기 상면(32)에 직접 입사되는 광은 중심부(21)로부터 집광되어 입사된 광뿐만 아니라 주변부(22)로부터 편향되어 입사된 광도 포함될 수 있는데, 본 발명에 따른 태양전지모듈(10)에 있어서 주변부(22)로부터 중심방향으로 편향되어 출광된 광은 측면(34)으로 입사되는 것이 바람직하지만, 광학 설계상 중심부(21)와 인접한 주변부(22)의 소정부위로부터 중심방향으로 편향되어 출광된 광은 상기 상면(32)에 직접 입사될 수도 있으며, 이와 같이 주변부(22)로부터 편향된 광이 측면(34)으로 입사되지 않고 상면(32)으로 입사되는 경우에는 상면(32)에서 굴절된 후 측면(34)에서 전반사되면서 입사각이 작아진 상태로 태양전지(12)로 집광될 수 있게 된다. The light directly incident on the upper surface 32 may include not only the light condensed from the central portion 21 and incident light but also the light deflected from the peripheral portion 22. In the solar cell module 10 according to the present invention, It is preferable that light emitted from the light source 22 deflected in the center direction is incident on the side surface 34. However, the light emitted in a deflected direction from a predetermined portion of the peripheral portion 22 adjacent to the central portion 21, When the light deflected from the peripheral portion 22 is incident on the upper surface 32 without being incident on the side surface 34, the light reflected from the upper surface 32 may be directly incident on the upper surface 32, The light can be condensed by the solar cell 12 in a state where the incident angle is reduced.

따라서, 본 발명에 따른 태양전지모듈(10)에 있어서, 주변부(22)로부터 중심방향으로 편향되어 출광된 광 중 대부분은 측면(34)으로 입사되어 상면(32)에서 전반사된 후 입사각이 작아진 상태로 태양전지(12)로 집광되지만, 주변부(22)로부터 출광된 광 중 일부는 상면(32)으로 직접 입사될 수도 있으며, 본 발명은 그에 한정되지 않는다 할 것이다.Therefore, in the solar cell module 10 according to the present invention, most of the light emitted from the peripheral portion 22 deflected in the center direction is incident on the side surface 34 and totally reflected on the upper surface 32, A part of the light emitted from the peripheral portion 22 may be directly incident on the upper surface 32 and the present invention is not limited thereto.

바람직하게, 상기 상면(32)에는 직접 입사된 광은 굴절시키며 측면(34)으로부터 입사된 광은 전반시키도록 중심부에 함몰부(dent)(40)가 형성될 수 있다. 여기서, '함몰(dent)' 이라는 용어는 사전적으로 눌려서 옴폭 들어간 곳을 의미하지만, 본 발명에 있어서 상기 함몰부(dent)(40)는 그에 한정하지 않으며 홈도 포함하는 의미로 사용될 수 있다. A dent 40 may be formed on the upper surface 32 to refract light incident directly on the upper surface 32 and to transmit light incident from the side surface 34. Herein, the term 'dent' refers to a place where the protrusion is squeezed in an anticlockwise manner, but in the present invention, the dent 40 is not limited thereto and may be used to include a groove.

이와 같이, 상기 상면(32)에 함몰부(40)가 형성되면, 측면(34)으로부터 입사된 광은 상기 함몰부(40)의 내측면(42)에 전반사되어 태양전지(12)로 집광될 수 있으며, 상기 함몰부(40)의 내측면(42)과 저면(44) 즉, 상기 함몰부(40)의 내면(46)으로 직접 입사된 광은 굴절되어 태양전지(12)로 집광될 수 있다. When the depression 40 is formed on the upper surface 32 as described above, light incident from the side surface 34 is totally reflected on the inner surface 42 of the depression 40 to be condensed by the solar cell 12 Light incident directly on the inner surface 42 and the bottom surface 44 of the depression 40 or the inner surface 46 of the depression 40 may be refracted and condensed by the solar cell 12 have.

한편, 상기 함몰부(40)의 내면(46)은 내측면(42)과 저면(44)이 불연속적으로 이어짐으로써 명확하게 구별되게 형성될 수도 있지만, 도 4에서 보이는 바와 같이 상기 함몰부(40)의 단면이 구면, 포물선 또는 파라볼릭 등과 같은 곡선으로 이루어져 내측면(42)과 저면(44)이 연속적인 면으로 형성될 수도 있으며, 따라서 측면(34)으로부터 입사된 광은 상기 함몰부(40)의 내측면(42)에서 전반사된다고 말할 수도 있으며, 또는 상기 함몰부(40)의 내면(46)에서 전반사된다고도 말할 수도 있을 것이다. On the other hand, the inner surface 46 of the depression 40 may be formed to be clearly distinguished by the inner surface 42 and the bottom surface 44 discontinuously connected, as shown in Figure 4 the depression 40 ) May have a curved surface such as a spherical surface, parabola, or parabolic, and thus the inner surface 42 and the bottom surface 44 may be formed as a continuous surface, so that the light incident from the side surface 34 may receive the depression 40. It may be said that it is totally reflected at the inner surface 42 of the), or may be said to be totally reflected at the inner surface 46 of the depression (40).

도 5 내지 도 8은 본 발명의 2차 광학 구성요소의 일실시 예들을 나타내는 도면이다.5 to 8 illustrate one embodiment of a secondary optical component of the present invention.

도 5 및 도 6에서 보이는 바와 같이, 상기 2차 광학 구성요소(30)는 상면(32) 전체가 함몰형성되는 함몰부(40)로 형성될 수도 있으며, 도 7 및 도 8에서 보이는 바와 같이, 상기 상면(32)에는 대략 중심부에 형성되는 함몰부(40)와, 상기 함몰부(40)와 측면(34)을 연결하는 연결면(33)이 구비될 수도 있다. 상기 함몰부(40)는 직접 입사되는 광은 굴절시키고 측면(34)으로부터 입사되어 굴절된 광은 전반사시키며, 상기 연결면(33)은 직접 입사되는 광을 굴절시킨다.As shown in FIGS. 5 and 6, the secondary optical component 30 may be formed as a depression 40 in which the entire upper surface 32 is recessed, as shown in FIGS. 7 and 8. The upper surface 32 may be provided with a depression 40 formed at a substantially central portion, and a connection surface 33 connecting the depression 40 and the side surface 34. The concave portion 40 refracts light directly incident and totally refracts the light that is incident on the side surface 34 and refracts the light incident directly on the connection surface 33.

또한, 도 5 및 도 7에서 보이는 바와 같이, 상기 함몰부(40)의 단면은 구면, 포물선 또는 파라볼릭 등과 같은 곡선으로 이루어져 내면(46)이 내측면(42)과 저면(44)으로 명확하게 구분되지 않는 연속적인 면으로 형성될 수도 있으며, 도 6 및 도 8에서 보이는 바와 같이, 상기 함몰부(40)의 단면은 직선으로 플랫(flat)하게 이루어져 내면(46)이 내측면(42)과 저면(44)으로 명확하게 구분되는 불연속적인 면으로 형성될 수도 있다. In addition, as shown in FIGS. 5 and 7, the cross section of the depression 40 is formed of a curve such as a spherical surface, a parabola or a parabolic, and the inner surface 46 is clearly defined as the inner surface 42 and the bottom surface 44. 6 and 8, the cross section of the depression 40 is formed in a straight line to form an inner surface 46 and an inner surface 42. It may be formed as a discontinuous surface that is clearly separated by the bottom surface (44).

한편, 도 5 내지 도 8에는 상기 2차 광학 구성요소(30)의 단면이 사각형인 것이 도시되지만, 본 발명은 그에 한정하지 않으며 상기 2차 광학 구성요소(30)의 단면은 삼각형, 그 이상의 다각형 또는 원형으로도 이루어질 수 있으며, 특히 그 단면의 크기가 높이방향으로 변화되는 형상 예를들어, 측면(34)이 테어퍼(taper)진 형상 또는 오목하거나 볼록한 형상으로도 이루어질 수 있다. 5 to 8 illustrate that the cross section of the secondary optical component 30 is rectangular, the present invention is not limited thereto, and the cross section of the secondary optical component 30 is triangular or polygonal. Or it may be made in a circular shape, in particular, the shape of the cross-section is changed in the height direction, for example, the side surface 34 may be formed in a tapered shape or concave or convex shape.

바람직하게, 상기 측면(34)으로부터 입사된 광이 함몰부(40)의 내면(46) 또는 내측면(42)에서 전반사되어 태양전지(12)로 입사되는 입사각(θ)이 작아질 수 있도록 상기 함몰부(40)의 내면(46) 또는 내측면(42)과 측면(34)이 이루는 각은 하방으로 갈수록 커지도록 구비될 수 있다. Preferably, the light incident from the side surface 34 is totally reflected by the inner surface 46 or the inner surface 42 of the depression 40 to thereby reduce the incident angle &thetas; incident on the solar cell 12, The angle formed by the inner surface 46 or the inner surface 42 and the side surface 34 of the depression 40 may be set to increase toward the lower side.

도 9 및 도 10은 측면(34)과 함몰부의 내측면(42)이 이루는 각이 하방으로 갈수록 커지도록 구비된 실시 예들을 나타내는 도면이다.9 and 10 are diagrams illustrating embodiments provided such that an angle formed between the side surface 34 and the inner side surface 42 of the depression increases toward the lower side.

먼저, 도 9에는 측면(34)과 함몰부의 내측면(42)이 이루는 각이 하방으로 갈수록 커지도록 구비된 하나의 실시 예로서, 상기 측면(34)은 직선으로 플랫(flat)하게 이루어지도록 대략 수직하게 이루어지며, 상기 함몰부(40)의 내측면(42)은 하방으로 만곡되어 이루어진 것이 도시된다. First, in FIG. 9, the angle formed by the side surface 34 and the inner side surface 42 of the recess is provided to increase as the downward direction increases, and the side surface 34 is formed to be flat in a straight line. It is made vertically, the inner surface 42 of the depression 40 is shown to be bent downward.

도 9에서 보이는 바와 같이, 상기 측면(34)이 대략 수직하게 이루어지고, 상기 내측면(42)이 하방으로 만곡되면, 상기 측면(34)과 내측면(42)이 이루는 각은 하방으로 갈수록 커질 수 있음을 알 수 있다(θ₁＜θ₂). 그리고, 이와 같이 측면(34)과 내측면(42)이 이루는 각이 하방으로 갈수록 커지면 주변부(22)로부터 편향되어 측면(34)으로 입사된 광이 상기 내측면(42)에 전반사됨에 따라 태양전지(12)로 입사되는 입사각(θ)이 작아질 수 있다. As shown in FIG. 9, when the side surface 34 is substantially vertical and the inner side surface 42 is bent downward, the angle formed by the side surface 34 and the inner side surface 42 becomes larger toward the lower side. It can be seen that (θ ₁ <θ ₂ ). When the angle between the side surface 34 and the inner side surface 42 increases as the angle between the side surface 34 and the inner side surface 42 increases toward the lower side, light incident on the side surface 34 is deflected from the peripheral portion 22, The incident angle &thetas; incident on the light guide plate 12 can be reduced.

상세히 설명하면, 도 9에서 보이는 바와 같이, 주변부(22)로부터 편향되어 입사되는 광은 측면(34)으로 대략 상방으로 입사되는 광(S1)과, 대략 수평하게 입사되는 광(S2)과, 대략 하방으로 입사되는 광(S3)으로 나뉘어질 수 있는데, 상방으로 입사되는 광(S1)은 주로 주변부(22)의 외측 부분으로부터 편향되어 입사된 광으로서 측면(34)에서 굴절되어 대략 내측면(42)의 하부에서 전반사되게 되며, 수평하게 입사되는 광(S2)은 주로 주변부(22)의 중간부분으로부터 편향되어 입사된 광으로서 대략 내측면(42)의 중간부분에서 전반사되게 되며, 하방으로 입사되는 광(S3)은 주로 주변부(22)의 내측 부분으로부터 편향되어 입사된 광으로서 측면(34)에서 굴절되어 대략 내측면(42)의 상부에서 전반사되게 된다.In detail, as shown in FIG. 9, the light incident by being deflected from the periphery 22 is approximately S1 incident upwardly toward the side surface 34, light S2 incident substantially horizontally, and The light S1 incident upwardly is mainly deflected from the outer portion of the periphery 22 and is refracted at the side surface 34 and is refracted by the side surface 34 to be approximately the inner surface 42. Is totally reflected at the bottom of the, and the horizontally incident light (S2) is mainly incident light deflected from the middle portion of the peripheral portion 22 and is totally reflected at the middle portion of the inner surface 42, and is incident downward Light S3 is mainly incident light deflected from the inner portion of the periphery 22 and is refracted at the side surface 34 so that it is totally reflected at the top of the inner surface 42.

따라서, 주변부(22)로부터 편향되어 측면(34)으로 입사되는 광 중 하방으로 입사되는 광(S3)은 내측면(42)의 상부에서, 상방으로 입사되는 광(S1)은 내측면(42)의 하부에서 전반사되게 되므로, 전반사된 후 태양전지(12)로 입사되는 입사각(θ)이 작아지도록 하기 위해서는 특히 대략 상방으로 입사되어 내측면(42)의 하부에 전반사되는 광(S1)의 입사각(θ)이 작아지도록 할 필요가 있으며, 이는 도 9에서 보이는 바와 같이 측면(34)이 대략 수직하게 이루어지고 내측면(42)이 하방으로 만곡된 것과 같이 측면(34)과 내측면(42)이 이루는 각이 하방으로 갈수록 커지도록 구비됨에 의해 가능해질 수 있다.Therefore, the light S3 that is deflected from the peripheral portion 22 and is incident downward is incident on the upper side of the inner surface 42, and the light S1 that is incident upward is on the inner surface 42. Since it is totally reflected at the lower part of, the angle of incidence (θ) incident on the solar cell 12 after the total reflection is made small, in particular, the angle of incidence of the light S1 that is incident upwardly and totally reflected at the lower part of the inner surface 42 ( θ) needs to be made smaller, as shown in FIG. 9, the side 34 and the inner side 42 are substantially vertical as the side 34 is bent downward and the inner side 42 is bent downward. It can be made possible by the angle formed to be made larger toward the bottom.

도 10은 측면(34)과 함몰부의 내측면(42)이 이루는 각이 하방으로 갈수록 커지도록 구비된 다른 하나의 실시 예들을 나타내는 도면으로서, 도 10에는 상기 측면(34)은 직선으로 플랫(flat)하게 이루어지는 경사진 직선으로 이루어지며, 상기 함몰부(40)의 내측면(42)은 하방으로 만곡되어 이루어진 것이 도시된다. FIG. 10 is a view illustrating another embodiment in which the angle formed by the side surface 34 and the inner side surface 42 of the recess is increased toward the lower side. In FIG. 10, the side surface 34 is flat in a straight line. It is made of an inclined straight line, it is shown that the inner surface 42 of the depression 40 is bent downward.

상기 측면(34)과 함몰부의 내측면(42)이 이루는 각이 하방으로 갈수록 커지도록 구비된 일 형태로는 도 9 및 도 10에서 도시된 형태 외에도 다양한 형태로 구현 가능하며, 바람직하게는 도 9에서 보이는 바와 같이, 상기 측면(34)은 직선으로 플랫(flat)하게 이루어지도록 대략 수직하게 이루어지며, 상기 함몰부(40)의 내측면(42)은 하방으로 만곡되어 이루어진 것이라 할 수 있다. One form provided such that the angle formed by the side surface 34 and the inner surface 42 of the depression increases toward the lower side may be implemented in various forms in addition to those shown in FIGS. 9 and 10, and preferably FIG. 9. As shown in the figure, the side surface 34 is formed substantially vertically so as to be flat in a straight line, and the inner surface 42 of the depression 40 may be formed to be curved downward.

또한, 광학 설계와 제조 측면에서는 측면(34)의 형태와 무관하게 상기 함몰부(40)의 내측면(42)이 하방으로 만곡된 형태를 가지는 것이 바람직하며, 따라서 도 5 및 도 7에서 보이는 바와 같이, 상기 함몰부(40)의 단면은 구면, 포물선 또는 파라볼릭 등과 같은 곡선으로 이루어져 내면(46)이 내측면(42)과 저면(44)으로 명확하게 구분되지 않는 연속적인 면으로 형성되는 것이 바람직하다 할 것이다. In addition, in terms of optical design and manufacturing, it is preferable that the inner surface 42 of the depression 40 is bent downward, regardless of the shape of the side surface 34, and thus, as shown in FIGS. 5 and 7. Likewise, the cross section of the depression 40 is formed of a curve such as a spherical surface, a parabola, or parabolic, such that the inner surface 46 is formed as a continuous surface which is not clearly divided into the inner surface 42 and the bottom surface 44. It would be preferable.

또한, 도 5에는 상면(32) 전체가 함몰형성되는 함몰부(40)로 이루어져 대략 크라운(crown) 형상을 가지는 2차 광학 구성요소(30)의 일실시 예가 도시되는데, 도 5에 도시된 2차 광학 구성요소(30)의 일실시 예가 상면(32)에 함몰부(40)가 형성된 바람직한 일실시 예 중 하나라 할 것이다. In addition, FIG. 5 illustrates an embodiment of the secondary optical component 30 having a substantially crown shape, which is composed of a depression 40 in which the entire upper surface 32 is recessed. One embodiment of the secondary optical component 30 will be referred to as one of the preferred embodiments in which the depression 40 is formed on the top surface 32.

도 11은 본 발명에 따른 2차 광학 구성요소의 다른 실시 예를 나타내는 도면이다. 다만, 본 실시 예에 따른 2차 광학 구성요소(30)는 상기 실시 예들과 비교하여 측면(34)에 돌기부(50)가 더 구비된다는 차이만이 있으므로, 다른 구성요소에 대한 도면부호와 상세한 설명은 상기 실시 예들에서의 도면부호와 상세한 설명을 원용한다.11 is a view showing another embodiment of a secondary optical component according to the present invention. However, since the secondary optical component 30 according to the present embodiment has only a difference that the protrusions 50 are further provided on the side surface 34 as compared with the above embodiments, reference numerals and detailed descriptions for the other components are provided. Uses reference numerals and detailed descriptions in the above embodiments.

도 11을 참조하면, 본 실시 예에 따른 2차 광학 구성요소(30)는 측면(34)에 상방으로 돌출되는 돌기부(50)를 더 포함하여 이루어질 수 있다. Referring to FIG. 11, the secondary optical component 30 according to the present exemplary embodiment may further include a protrusion 50 protruding upward from the side surface 34.

상기 돌기부(50)는 주변부(22)로부터 편향되어 출광된 광 중 구조적으로 상면(32)에 구비된 함몰부(40)의 내측면(42)으로 입사되기 어려운 광(S4)(예를 들어, 주변부(22)의 가장자리부분으로부터 편향되어 출광된 광)을 별도로 반사 또는 전반사시켜 태양전지(12)로 입사각(θ)이 작아지도록 하여 집광시키기 위한 구성으로서, 상기 주변부(22)로부터 출광된 광이 입사되는 외측면(52)과, 상기 외측면(52)으로부터 입사되어 굴절된 광을 입사각(θ)이 작아지도록 태양전지(12)로 반사 또는 전반사시키는 내측면(54)으로 이루어질 수 있다. 또한, 상기 내측면(54)은 외측면(52)으로 입사된 광을 전반사시키도록 광학적으로 설계될 수도 있으며, 반사시키도록 반사코팅될 수도 있다. The protrusion 50 is light that is hardly incident on the inner surface 42 of the depression 40 that is structurally provided on the upper surface 32 among the light that is deflected from the peripheral portion 22 (for example, (A light deflected from the edge of the peripheral portion 22) is reflected or totally reflected separately so that the incident angle (θ) to the solar cell 12 to focus and condensing, the light emitted from the peripheral portion 22 An incident outer surface 52 and an inner surface 54 reflecting or totally reflecting the light incident and refracted from the outer surface 52 to the solar cell 12 so that the incident angle θ becomes smaller. In addition, the inner surface 54 may be optically designed to totally reflect light incident on the outer surface 52 or may be reflective coated to reflect.

따라서, 설계자는 1차 광학 구성요소(20)의 주변부(22)를 광학적으로 설계함에 있어서, 주변부(22)의 가장자리부분으로부터 출광되는 광과 같이 주변부(22)로부터 편향되어 출광된 광 중 일부를 2차 광학 구성요소(30)의 상면(32)으로 입사시키기가 곤란한 경우에는 2차 광학 구성요소(30)의 측면(34)에 별도의 돌기부(50)를 구비하면 되기 때문에, 본 실시 예에 따른 태양전지모듈(10)은 그러한 광학설계 상의 편의성을 제공하는 장점이 있다. Thus, in the optical design of the periphery 22 of the primary optical component 20, the designer may select some of the light deflected out of the periphery 22, such as the light emitted from the edge of the periphery 22. In the case where it is difficult to enter the upper surface 32 of the secondary optical component 30, a separate protrusion 50 may be provided on the side surface 34 of the secondary optical component 30. The solar cell module 10 has the advantage of providing convenience in such an optical design.

한편, 본 발명의 일실시 예에 따른 태양전지모듈은 주변부(22)로부터 편향되어 출광된 모든 광이 측면(34)에 구비된 돌기부(50)에서 전반사되도록 구비될 수도 있다. 이 경우, 2차 광학 구성요소(30)의 상면(32)에는 함몰부(40)가 구비되지 않을 수 있으며, 상기 상면(32)은 직접 입사된 광만을 굴절시키는 기능만을 수행하게 할 수도 있다. On the other hand, the solar cell module according to an embodiment of the present invention may be provided to be totally reflected in the projections 50 provided on the side surface 34, all the light is deflected from the peripheral portion 22. In this case, the depression 40 may not be provided on the upper surface 32 of the secondary optical component 30, and the upper surface 32 may be configured to perform only a function of refracting only directly incident light.

도 12는 본 발명에 따른 2차 광학 구성요소의 또 다른 실시 예를 나타내는 도면이다. 다만, 본 실시 예에 따른 2차 광학 구성요소(30)는 상기 실시 예들과 비교하여 함몰부(40)의 내측면(42)에 반사코팅 된다는 점만이 상이하므로, 다른 구성요소에 대한 도면부호와 상세한 설명은 상기 실시 예들에서의 도면부호와 상세한 설명을 원용한다.12 is a view showing still another embodiment of a secondary optical component according to the present invention. However, since the secondary optical component 30 according to the present embodiment differs from the above embodiments in that it is reflectively coated on the inner surface 42 of the depression 40, the reference numerals for the other components are different from those of the second embodiment. The detailed description uses reference numerals and detailed description in the above embodiments.

도 12를 참조하면, 본 실시 예에 따른 2차 광학 구성요소(30)는 상면(32)에 형성된 함몰부(40)의 내측면(42)에 측면(34)으로 입사된 광이 반사되도록 고반사율 물질로 반사코팅되는 반사면(47)이 형성될 수 있으며, 이 경우 중심부(21)로부터 집광되어 상면(32)으로 입사된 광은 직접 함몰부(40)의 저면(44)으로 출사되어 태양전지(12)로 집광되거나, 또는 상기 반사면(47)에 적어도 한번 이상 반사되다가 상기 저면(44)으로 출사되어 태양전지(12)로 집광될 수 있다. Referring to FIG. 12, the secondary optical component 30 according to the present exemplary embodiment may reflect light incident on the side surface 34 to the inner surface 42 of the depression 40 formed on the upper surface 32. A reflective surface 47 may be formed to be reflectively coated with a reflectance material. In this case, the light collected from the central portion 21 and incident on the upper surface 32 may be emitted directly to the bottom 44 of the depression 40 to be sun. The light may be collected by the battery 12, or may be reflected by the reflective surface 47 at least once and then emitted to the bottom surface 44 to be collected by the solar cell 12.

도 13은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 태양전지모듈을 나타내는 도면이다. 다만, 본 실시 예에 따른 태양전지모듈(60)은 상기 실시 예들과 비교하여 1차 광학 구성요소와 2차 광학 구성요소가 일체로 형성된다는 점에 차이가 있으므로, 다른 구성요소에 대한 도면부호와 상세한 설명은 상기 실시 예들에서의 도면부호와 상세한 설명을 원용한다.13 is a view showing a solar cell module according to another embodiment of the present invention. However, since the solar cell module 60 according to the present embodiment has a difference in that the primary optical component and the secondary optical component are integrally formed as compared with the above embodiments, reference numerals for other components and The detailed description uses reference numerals and detailed description in the above embodiments.

도 13을 참조하면, 본 실시 예에 따른 태양전지모듈(60)은 2차 광학 구성요소(70)가 1차 광학 구성요소(20)와 일체로(one body) 형성될 수 있다. Referring to FIG. 13, in the solar cell module 60 according to the present exemplary embodiment, the secondary optical component 70 may be formed in one body with the primary optical component 20.

즉, 상기 2차 광학 구성요소(70)는 1차 광학 구성요소(20)의 중심부(21)로부터 하방으로 연장되어 형성될 수 있으며, 이 경우 상기 2차 광학 구성요소(70)의 측면(72)에는 상방으로 돌출되는 돌기부(74)가 소정간격으로 다수개 구비될 수 있으며, 상기 돌기부(74)는 주변부(22)로부터 출광되는 광이 입사되는 외측면(76)과, 상기 외측면(76)으로부터 입사되어 굴절된 광을 반사 또는 전반사시키는 내측면(78)으로 이루어질 수 있으며, 상기 내측면(78)은 외측면(76)으로 입사된 광을 전반사시키도록 광학적으로 설계될 수도 있으며, 반사시키도록 반사코팅될 수도 있다. That is, the secondary optical component 70 can be formed extending downward from the central portion 21 of the primary optical component 20, in this case the side 72 of the secondary optical component 70. ), A plurality of protrusions 74 protruding upward may be provided at predetermined intervals, and the protrusions 74 may include an outer surface 76 through which light emitted from the peripheral portion 22 is incident, and the outer surface 76. The inner side surface 78 may reflect or totally reflect the light incident and refracted by the light source, and the inner side surface 78 may be optically designed to totally reflect light incident on the outer surface 76, and may be reflected. It may also be reflective coated.

한편, 이와 같이 상기 1차 광학 구성요소(20)와 2차 광학 구성요소(70)가 일체로(one body) 형성됨에 있어서, 상기 1차 광학 구성요소(20)와 2차 광학 구성요소(70)는 광의 투과율이 우수한 투명 물질로 일체로(in a body) 형성됨이 바람직하다. On the other hand, in this way the primary optical component 20 and the secondary optical component 70 is formed in one body, the primary optical component 20 and the secondary optical component 70 ) Is preferably formed in a body of a transparent material having excellent light transmittance.

이상에서 살펴본 바와 같이, 본 발명에 따른 집광형 태양전지모듈(10)은 1차 광학 구성요소(20)의 주변부(22)에서 중심방향으로 편향되어 출광된 광이 2차 광학 구성요소(30)의 측면(34)으로 입사되어 상면(32)에서 전반사되도록 하여 태양전지(12)로 입사각이 작아져서 집광될 수 있도록 한 것을 특징으로 하는 것으로서, 그 실시 형태는 다양한 형태로 변경가능하다 할 것이다. 따라서 본 발명은 본 명세서에서 개시된 실시 예에 의해 한정되지 않으며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 변경 가능한 모든 형태도 본 발명의 권리범위에 속한다 할 것이다.As described above, in the light collecting solar cell module 10 according to the present invention, the light emitted by being deflected toward the center from the peripheral portion 22 of the primary optical component 20 is the secondary optical component 30. It is characterized in that the incident angle to the side surface 34 of the upper surface 32 so as to be totally reflected so that the incident angle to the solar cell 12 can be condensed, the embodiment can be changed in various forms. Accordingly, the present invention is not limited to the embodiments disclosed herein, and all changes which can be made by those skilled in the art are also within the scope of the present invention.

본 발명에 따른 집광형 태양전지모듈은 기존의 집광형 태양전지모듈의 본질적인 문제인 부피를 대폭 줄일 수 있음과 동시에 태양전지의 효율을 더욱 극대화시킬 수 있는 것으로서, 그 이용이 매우 증대될 것으로 기대된다. The light concentrating solar cell module according to the present invention can significantly reduce the volume, which is an inherent problem of the existing light concentrating solar cell module, and at the same time, further maximize the efficiency of the solar cell, and its use is expected to be greatly increased.

10 : 집광형 태양전지모듈 12 : 태양전지
20 : 1차 광학 구성요소 30 : 2차 광학 구성요소
40 : 함몰부(dent) 50 : 돌기부10: condensing type solar cell module 12: solar cell
20: primary optical component 30: secondary optical component
40: dent 50: protrusion

Claims

delete

A photovoltaic cell, a primary optical element for primaryly concentrating incident light, and a secondary optic for secondaryly condensing light collected from the primary optical component into the solar cell In a light collecting solar cell module comprising a secondary optical element,
The primary optical component is provided with a central portion for condensing incident light and a peripheral portion for reflecting or total reflection so that the incident light is deflected outward in a central direction, and
The secondary optical component has a side at which light emitted from the periphery is incident and an upper surface at which light condensed from the center is incident,
The upper surface may be configured to refracted directly incident light and totally reflect light incident from the side surface, and the side surface may be refracted from the peripheral portion to refracted incident light and totally reflected light refracted from the upper surface may be totally reflected. It is provided so that
The upper surface is a light collecting solar cell module, characterized in that consisting of a depression (dent) is formed in the entire depression.

A photovoltaic cell, a primary optical element for primaryly concentrating incident light, and a secondary optic for secondaryly condensing light collected from the primary optical component into the solar cell In a light collecting solar cell module comprising a secondary optical element,
The primary optical component is provided with a central portion for condensing incident light and a peripheral portion for reflecting or total reflection so that the incident light is deflected outward in a central direction, and
The secondary optical component has a side at which light emitted from the periphery is incident and an upper surface at which light condensed from the center is incident,
The upper surface may be configured to refracted directly incident light and totally reflect light incident from the side surface, and the side surface may be refracted from the peripheral portion to refracted incident light and totally reflected light refracted from the upper surface may be totally reflected. It is provided so that
The upper surface is provided with a concave portion (dent) formed in the center so as to be refracted directly incident light and totally incident light from the side surface, and the connection surface connecting the depression and the side is provided Type solar cell module.

The method according to claim 2 or 3,
And an angle formed between the side surface and the inner surface of the depressed portion becomes larger toward the lower side so that light incident from the side surface is totally reflected on the inner surface of the depressed portion and the incidence angle incident on the solar cell is reduced. .

5. The method of claim 4,
Wherein the side surface is flat in a straight line and the inner surface of the depression is curved downward.

The method according to claim 2 or 3,
And the cross-section of the depressed portion is a spherical or aspherical surface.

A photovoltaic cell, a primary optical element for primaryly concentrating incident light, and a secondary optic for secondaryly condensing light collected from the primary optical component into the solar cell In a light collecting solar cell module comprising a secondary optical element,
The primary optical component is provided with a central portion for condensing incident light and a peripheral portion for reflecting or total reflection so that the incident light is deflected outward in a central direction, and
The secondary optical component has a side at which light emitted from the periphery is incident and an upper surface at which light condensed from the center is incident,
The upper surface may be configured to refracted directly incident light and totally reflect light incident from the side surface, and the side surface may be refracted from the peripheral portion to refracted incident light and totally reflected light refracted from the upper surface may be totally reflected. It is provided so that
The side surface is provided with a projection protruding upwards, the projection portion is characterized in that the inner surface for reflecting or total reflection of the light incident from the outer surface is incident, the light exiting from the peripheral portion is incident Condensing solar cell module.

A photovoltaic cell, a primary optical element for primaryly concentrating incident light, and a secondary optic for secondaryly condensing light collected from the primary optical component into the solar cell In a light collecting solar cell module comprising a secondary optical element,
The primary optical component is provided with a central portion for condensing incident light and a peripheral portion for reflecting or total reflection so that the incident light is deflected outward in a central direction, and
The secondary optical component has a side at which light emitted from the periphery is incident and an upper surface at which light condensed from the center is incident,
The upper surface may be configured to refracted directly incident light and totally reflect light incident from the side surface, and the side surface may be refracted from the peripheral portion to refracted incident light and totally reflected light refracted from the upper surface may be totally reflected. It is provided so that
Wherein the central portion is provided with an incident surface through which light is incident and an exit surface from a spherical surface or an aspheric surface through which light incident on the incident surface is emitted,
The peripheral portion includes an incident surface to which light is incident, at least one reflective surface that reflects or totally reflects light incident to the incident surface, and an exit surface to which light reflected or totally reflected from the reflective surface is emitted. Condensing solar cell module, characterized in that.

delete

A photovoltaic cell, a primary optical element for primaryly concentrating incident light, and a secondary optic for secondaryly condensing light collected from the primary optical component into the solar cell In a light collecting solar cell module comprising a secondary optical element,
The primary optical component has a periphery that reflects or totally reflects the incident light and exits the side of the secondary optical component,
An upper surface of the secondary optical component is provided to totally reflect light incident from the side surface,
The upper surface is a light collecting solar cell module, characterized in that consisting of a depression (dent) is formed in the entire depression.

A photovoltaic cell, a primary optical element for primaryly concentrating incident light, and a secondary optic for secondaryly condensing light collected from the primary optical component into the solar cell In a light collecting solar cell module comprising a secondary optical element,
The primary optical component has a periphery that reflects or totally reflects the incident light and exits the side of the secondary optical component,
An upper surface of the secondary optical component is provided to totally reflect light incident from the side surface,
The upper surface is provided with a recess (dent) formed in the center so as to totally reflect the light incident from the side, and a condensing solar cell module, characterized in that the connection surface connecting the recess and the side.

The method of claim 10 or 11,
And an angle formed between the side surface and the inner surface of the depressed portion becomes larger toward the lower side so that light incident from the side surface is totally reflected on the inner surface of the depressed portion and the incidence angle incident on the solar cell is reduced. .

13. The method of claim 12,
Wherein the side surface is flat in a straight line and the inner surface of the depression is curved downward.

The method of claim 10 or 11,
And the cross-section of the depressed portion is a spherical or aspherical surface.

A photovoltaic cell, a primary optical element for primaryly concentrating incident light, and a secondary optic for secondaryly condensing light collected from the primary optical component into the solar cell In a light collecting solar cell module comprising a secondary optical element,
The primary optical component has a periphery that reflects or totally reflects the incident light and exits the side of the secondary optical component,
An upper surface of the secondary optical component is provided to totally reflect light incident from the side surface,
The side surface is provided with a projection protruding upwards, the projection portion is characterized in that the inner surface for reflecting or total reflection of the light incident from the outer surface is incident, the light exiting from the peripheral portion is incident Condensing solar cell module.

A photovoltaic cell, a primary optical element for primaryly concentrating incident light, and a secondary optic for secondaryly condensing light collected from the primary optical component into the solar cell In a light collecting solar cell module comprising a secondary optical element,
The primary optical component is provided with a central portion for condensing incident light and a peripheral portion for reflecting or total reflection so that the incident light is deflected outward in a central direction, and
The secondary optical component has a side at which light emitted from the periphery is incident and an upper surface at which light condensed from the center is incident,
The upper surface is provided with a concave portion having a recessed inner surface having a reflective coating so that the light incident from the side surface is reflected, and a bottom surface from which the light collected from the central portion is incident into the secondary optical component. Battery module.

A photovoltaic cell, a primary optical element for primaryly concentrating incident light, and a secondary optic for secondaryly condensing light collected from the primary optical component into the solar cell In a light collecting solar cell module comprising a secondary optical element,
The primary optical component is provided with a central portion for condensing incident light and a peripheral portion for reflecting or total reflection so that the incident light is deflected outward in a central direction, and
The secondary optical component extends downwardly from the center to secondary light collected at the center to the solar cell by total internal reflection;
A side surface of the secondary optical component is provided with a protrusion having an outer surface on which light emitted from the peripheral portion is incident, and an inner surface on which the light incident from the outer surface is reflected or totally reflected to the solar cell. Condensing solar cell module.

A photovoltaic cell, a primary optical element for primaryly concentrating incident light, and a secondary optic for secondaryly condensing light collected from the primary optical component into the solar cell In a light collecting solar cell module comprising a secondary optical element,
The primary optical component has a central portion for condensing incident light and a peripheral portion for reflecting or totally reflecting the incident light so as to be deflected and emitted in a central direction.
The secondary optical component has a side at which light emitted from the periphery is incident and an upper surface at which light condensed from the center is incident,
The side surface is provided with at least one projection portion having an outer surface on which the light emitted from the peripheral portion is incident, and an inner surface for reflecting or totally reflecting the light incident from the outer surface to the solar cell is provided at a predetermined interval. Condensing solar cell module.