KR101337158B1 - 재귀반사 필름을 구비하는 태양전지 모듈 - Google Patents
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Abstract
태양전지 모듈에 관한 것으로, 보다 상세하게는 반사 또는 통과되는 빛을 다시 태양전지 패널로 유도하는 재귀반사(再歸反射) 필름을 구비하는 태양전지 모듈에 관하여 개시한다.
본 발명은 태앙전지 패널과, 상기 태양전지 패널에서 반사되는 빛을 상기 태양전지로 되돌려 보내는 재귀반사 필름을 포함하는 태양전지 모듈을 제공한다.
재귀반사 필름은 상기 태양전지 패널의 상부 측면, 배면 또는 측면에 배치될 수 있다. 그리고 재귀반사 필름은 상기 태양전지 패널을 향하는 표면에 반사되는 빛을 집광하는 광학부재를 구비한다.
본 발명은 태앙전지 패널과, 상기 태양전지 패널에서 반사되는 빛을 상기 태양전지로 되돌려 보내는 재귀반사 필름을 포함하는 태양전지 모듈을 제공한다.
재귀반사 필름은 상기 태양전지 패널의 상부 측면, 배면 또는 측면에 배치될 수 있다. 그리고 재귀반사 필름은 상기 태양전지 패널을 향하는 표면에 반사되는 빛을 집광하는 광학부재를 구비한다.
Description
본 발명은 태양전지 모듈에 관한 것으로, 보다 상세하게는 반사 또는 통과되는 빛을 다시 태양전지 패널로 유도하는 재귀반사(再歸反射) 필름을 구비하는 태양전지 모듈에 관한 것이다.
태양전지(solar cell)는 태양광을 흡수하는 태양광 흡수 셀(cell)에서 흡수한 태양광을 반도체의 성질을 이용하여 전기 에너지로 변환시키는 모듈이다. 일반적으로 태양전지모듈은 태양광 흡수 셀을 구성하는 물질에 따라 다양한 형태로 구분된다. 이러한 태양전지모듈은 에너지원이 청정하고 무제한 사용이 가능할 뿐만 아니라 유지보수 비용이 적고 필요한 장소에서 필요한 양을 발전할 수 있다는 등의 장점이 있어 석유자원의 고갈이나 지구 온난화 문제 및 환경문제 등의 해결책 중 하나로 주목되고 있다.
현재까지 결정질 실리콘(Bulk형)을 이용한 태양전지모듈이 실용화되어 오고 있다. 그러나 결정질 실리콘 웨이퍼 기판과 그 기판의 원료인 고순도 폴리실리콘이 수요대비 공급이 부족하여 제조비용이 높고 제조시 소비되는 전력이 크다는 문제점이 있다. 이러한 결정질 실리콘 태양전지 모듈의 높은 제조단가를 해결하고자 실리콘 박막형 태양전지, 화합물 태양전지, 염료감응형 태양전지 등 다양한 형태의 태양광 흡수 셀을 이용한 태양전지가 계속 개발되고 있다. 하지만 이들 태양전지들이 보유한 각각의 장점에도 불구하고 태양전지의 핵심이라고 할 수 있는 태양광의 흡수율 및 발전효율이 낮아 그 성능은 미미한 수준에 머물러 있다.
하지만, 이러한 종래의 태양전지 모듈에서는 태양전지의 표면에서 반사되는 빛을 회수할 수 있는 구성을 가지고 있지 않아, 반사나 산란으로 인한 광 손실이 발생한다.
본 발명의 목적은 태양전지 패널에서 반사되어 나가는 빛을 회수하는 재귀반사 필름을 구비하여 반사되어 나가는 빛을 재활용할 수 있는 태양전지 모듈을 제공함에 있다.
본 발명은 태앙전지 패널과, 상기 태양전지 패널에서 반사되는 빛을 상기 태양전지로 되돌려 보내는 재귀반사 필름을 포함하는 태양전지 모듈을 제공한다.
상기 재귀반사 필름은 상기 태양전지 패널의 상부 측면, 배면 또는 측면에 배치되는 것이 바람직하며,
상기 재귀반사 필름은 상기 태양전지 패널을 향하는 표면에 반사되는 빛을 집광하는 광학부재를 구비하면 더욱 바람직하다.
이 때, 상기 광학부재는 프리즘(prism), 렌티큘러 렌즈(Lenticular lens) 또는 마이크로 렌즈 어레이(Microlens array)로 형성될 수 있다.
또한, 상기 재귀반사 필름은 배면에 반사층을 구비하면 더욱 바람직하다.
여기서, 상기 반사층은 금속을 증착하여 형성될 수 있다.
또한, 상기 재귀반사 필름은 곡면형상을 가질 수 있으며, 포물선 또는 반원형의 단면을 가질 수 있다.
본 발명에 따른 태양전지 모듈은 태양전지 패널의 표면, 배면 또는 측면에 재귀반사 필름을 구비하여 태양전지 패널에서 반사되어 나가는 빛을 다시 태양전지 패널으로 되돌려 보낼 수 있는 구조를 제공함으로써 집광 효율을 향상시키는 효과를 가져온다.
도 1은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 태양전지 모듈을 나타낸 구성도,
도 2 내지 도 4는 본 발명에 따른 태양전지 모듈에 적용되는 재귀반사 필름을 나타낸 구성도,
도 5는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 태양전지 모듈을 나타낸 구성도,
도 6은 본 발명의 제 3 실시예에 따른 태양전지 모듈을 나타낸 구성도,
도 7은 본 발명의 제 4 실시예에 따른 태양전지 모듈을 나타낸 구성도,
도 8은 본 발명의 제 5 실시예에 따른 태양전지 모듈을 나타낸 구성도임.
도 2 내지 도 4는 본 발명에 따른 태양전지 모듈에 적용되는 재귀반사 필름을 나타낸 구성도,
도 5는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 태양전지 모듈을 나타낸 구성도,
도 6은 본 발명의 제 3 실시예에 따른 태양전지 모듈을 나타낸 구성도,
도 7은 본 발명의 제 4 실시예에 따른 태양전지 모듈을 나타낸 구성도,
도 8은 본 발명의 제 5 실시예에 따른 태양전지 모듈을 나타낸 구성도임.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명에 따른 재귀반사 필름을 구비하는 태양전지 모듈의 실시예를 설명한다.
이러한 과정에서 도면에 도시된 선들의 두께나 구성요소의 크기 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시되어 있을 수 있다.
또한, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로써 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다.
그러므로, 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
도 1은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 태양전지 모듈을 나타낸 구성도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 제 1 실시예에 따른 태양전지 모듈(100)은 태양전지 패널(110)의 배면에 재귀반사 필름(120)을 구비한다.
태양전지 패널(110)은, 박막실리콘 태양전지, 나노입자를 이용한 염료감응형 태양전지, 광결정을 이용한 태양전지, 나노결정박막 태양전지 등 형태에 무관하게 사용될 수 있다.
재귀반사 필름(120)은 입사되는 빛을 입사된 방향으로 되돌려 보내는 역할을 수행한다. 따라서, 태양전지 패널(110)의 배면에 재귀반사 필름(120)이 구비되면 태양전지 패널(110)에서 흡수되지 못한 빛이 다시 태양전지 패널(110)로 입사될 수 있다.
재귀반사 필름(120)은 태양전지 패널(110)과 마주하는 표면에 반사되는 빛을 집광하는 광학부재(122)를 구비할 수 있다.
도 2 내지 도 4는 본 발명에 따른 태양전지 모듈에 적용되는 재귀반사 필름의 구조를 타낸 것이다.
도 2는 광학부재(122-1)가 프리즘으로 구성된 형태를 나타낸 것이고, 도 3은 광학부재(122-2)가 렌티큘러 렌즈로 구성된 형태를 나타낸 것이며, 도 4는 광학부재(122-3)가 마이크로 렌즈 어레이로 구성된 형태를 나타낸 것이다.
프리즘, 렌티큘러 렌즈, 마이크로 렌즈 어레이와 같은 광학부재는 빛을 집광하는 효과를 가져온다.
재귀반사 필름(120)의 타면에는 반사층(124)이 형성된다. 상기 반사층(124)은 금속재질로 이루어지는 것이 바람직하며, CVD(chemical vapor deposition) 방법이나 PVD(physical vapor deposition) 방법으로 형성될 수 있다.
반사층(124)은 태양광의 반사가 용이한 재료로서 몰리브텐(Mo), 크롬(Cr), 알루미늄(Al), 알루미늄-네오듐(AlNd), 은(Ag), 티타늄(Ti), 텅스텐(W) 또는 구리(Cu) 중에서 선택되는 하나의 재질로 형성될 수 있으며, 이들 중 하나 이상을 혼합하거나, 2층 이상으로 적층하여 형성할 수도 있다.
다시 도 1을 참조하면, 입사되는 태양광 중의 일부는 태양전지 패널(110)에서 흡수되지 못하고 산란, 반사 등에 의하여 태양전지 패널(110)의 배면으로 빠져나간다.
본 발명은 태양전지 패널(110)의 배면에 재귀반사 필름(120)을 구비함으로써, 태양전지 패널(110)의 배면으로 빠져나오는 태양광을 다시 태양전지 패널(110)로 되돌려 보냄으로써 태양전지 패널(110)에서 빠져나가는 빛이 없도록 하는 것이다.
도 5는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 태양전지 모듈을 나타낸 구성도이다.
제 2 실시예에 따른 태양전지 모듈(100)은 태양전지 패널(110)의 상부 측면에 재귀반사 필름(120)을 배치한 것을 특징으로 한다.
태양전지 패널(110)의 전면에서 반사되어 빠져나가는 빛의 경로상에 재귀반사 필름(120)을 배치함으로써, 표면 반사로 인하여 손실되는 빛을 재활용하여 광을 효율적으로 활용하기 위한 것이다.
재귀반사 필름(120)은 앞선 실시예와 마찬가지로 태양전지 패널(110)을 향하는 표면에 광학부재(122)를 구비하는 것이 바람직하며, 광학부재(122)가 형성된 면과 반대측면인 배면에는 반사층을 구비하는 것이 바람직하다.
또한, 재귀반사 필름(120)은 태양전지 패널(110)의 수직 상부에는 배치되지 않도록 하는 것이 바람직하다. 재귀반사 필름(120)이 태양전지 패널(110)의 수직 상부에 배치될 경우 입사되는 태양광이 재귀반사 필름(120)에 가려져 오히려 광 효율이 감소할 수 있다.
도 6은 본 발명의 제 3 실시예에 따른 태양전지 모듈을 나타낸 구성도이다.
제 3 실시예에 따른 태양전지 모듈(100)은 태양전지 패널(110)의 측면에 재귀반사 필름(120)을 배치한 것을 특징으로 한다. 재귀반사 필름(120)을 측면에 배치하는 경우에는 도시된 바와 같이, 재귀반사 필름(120)이 곡면 형상을 가지는 것이 바람직하다.
태양전지 패널(110)의 면과 수직하게 재귀반사 필름(120)을 배치하게 되면 반사에 의하여 되돌려지는 빛의 양이 극히 적기 때문에, 재귀반사 필름(120)의 단면이 포물선 또는 반원형의 형상을 가지도록 함으로써 되돌려지는 빛의 양을 증가시킬 수 있다.
도 7은 본 발명의 제 4 실시예에 따른 태양전지 모듈을 나타낸 구성도이다.
도시된 바와 같이, 본 발명의 제 4 실시예에 따른 태양전지 모듈(100)은 재귀반사 필름(120)이 태양전지 패널(110)의 측면과 배면을 감싸는 곡면 형태로 형성된 것을 특징으로 한다.
제 4 실시예는 재귀반사 필름(120)이 태양전지 패널(110)을 관통하여 손실되는 광과, 태양전지 패널(110)의 표면에서 반사되는 광을 태양전지 패널(110)로 되돌려 보낼 수 있도록 구성됨으로써 광 손실을 감소시키고, 광 효율을 향상시키는 효과를 가져온다.
또한, 재귀반사 필름(120)은 태양의 경로를 고려하여 배치하면 반사되는 빛의 회수율을 향상시킬 수 있다. 즉, 태양의 이동경로와 재귀반사 필름(120)의 곡면의 방향이 일치하도록 배치함으로, 반사되는 빛이 가장 많이 발생하는 부분이 재귀반사 필름(120)의 측면에 의하여 반사될 수 있도록 하는 것이다.
도 8은 본 발명의 제 5 실시예에 따른 태양전지 모듈을 나타낸 구성도이다.
도시된 바와 같이, 본 발명의 제 4 실시예에 따른 태양전지 모듈(100)은 재귀반사 필름(120)이 태양전지 패널(110)의 측면과 배면을 감싸는 형태로 형성된 것을 특징으로 한다.
제 5 실시예는 재귀반사 필름(120)이 태양전지 패널(110)을 관통하여 손실되는 광과, 태양전지 패널(110)의 표면에서 반사되는 광을 태양전지 패널(110)로 되돌려 보낼 수 있도록 태양전지 패널(110)의 배면을 감싸는 부분은 평평하게 형성하고, 측면부는 곡선형태로 형성한 것이다.
이러한 형태는 제 4 실시예와 마찬가지로 태양전지 패널(110)의 배면과 측면으로 손실되는 광을 다시 태양전지 패널(110)로 돌려보냄으로써 광 손실을 감소시키고, 광 효율을 향상시키는 효과를 가져온다.
첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.
100 : 태양전지 모듈
110 : 태양전지 패널
120 : 재귀반사 필름
122 : 광학부재
124 : 반사층
110 : 태양전지 패널
120 : 재귀반사 필름
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124 : 반사층
Claims (8)
- 태앙전지 패널과,
상기 태양전지 패널에서 반사되는 빛을 상기 태양전지 패널로 되돌려 보내기 위하여, 상기 태양전지 패널의 상부 측면 또는 측면에 배치되는 재귀반사 필름을 포함하며,
상기 재귀반사 필름은 곡면형상을 가지되, 태양의 이동경로와 재귀반사 필름의 곡면의 방향이 일치하도록 배치되는 것을 특징으로 하는 태양전지 모듈.
- 삭제
- 제 1 항에 있어서,
상기 재귀반사 필름은 상기 태양전지 패널을 향하는 표면에 반사되는 빛을 집광하는 광학부재를 구비하는 것을 특징으로 하는 태양전지 모듈.
- 제 3 항에 있어서,
상기 광학부재는 프리즘, 렌티큘러 렌즈 또는 마이크로 렌즈 어레이인 것을 특징으로 하는 태양전지 모듈.
- 제 3 항에 있어서,
상기 재귀반사 필름은 배면에 반사층을 구비하는 것을 특징으로 하는 태양전지 모듈.
- 제 5 항에 있어서,
상기 반사층은 금속을 증착하여 형성되는 것을 특징으로 하는 태양전지 모듈.
- 삭제
- 제 1 항에 있어서,
상기 재귀반사 필름은 포물선 또는 반원형의 단면을 가지는 것을 특징으로 하는 태양전지 모듈.
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