KR101447876B1 - Photovoltaic power generating system and method - Google Patents
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Abstract
본 발명은 외력을 이용하여 태양전지의 광전변환 효율을 높일 수 있도록 한 태양광 발전 시스템 및 방법에 관한 것으로, 입사되는 빛을 이용하여 전기를 생성하는 태양전지 셀을 가지는 태양전지 패널; 상기 태양전지 패널에 제 1 방향의 전장을 형성하는 전장 형성수단; 및 상기 태양전지 패널에 제 1 방향과 수직한 제 2 방향의 자장을 형성하는 자장 형성수단을 포함하여 구성되는 태양광 발전 시스템을 제공하는 것을 특징으로 한다.The present invention relates to a photovoltaic power generation system and method for increasing photoelectric conversion efficiency of a solar cell using an external force, and more particularly, to a solar cell system having a solar cell panel having a solar cell that generates electricity using incident light. Electric field forming means for forming an electric field in a first direction on the solar cell panel; And a magnetic field forming means for forming a magnetic field in a second direction perpendicular to the first direction on the solar cell panel.
태양전지, 전장, 자장, 홀 효과, 광전변환 Solar cell, electric field, magnetic field, hall effect, photoelectric conversion
Description
본 발명은 태양광 발전 시스템 및 방법에 관한 것으로, 보다 구체적으로, 외력을 이용하여 태양전지의 광전변환 효율을 높일 수 있도록 한 태양광 발전 시스템 및 방법에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE
일반적으로 반도체에 밴드 갭 에너지 이하의 태양광이 입사되면 반도체 내의 전자들과 약하게 상호작용하고, 밴드 갭 이상의 태양광이 입사되면 공유결합 내의 전자를 여기시켜 캐리어(Carrier)(전자 또는 정공)를 생성한다. 이러한 반도체 특성에 따른 광기전력 효과를 이용하여 태양광 에너지를 전기 에너지로 변환시켜 전력을 생산하는 태양전지가 개발되었다. 즉, 태양전지는 밴드 갭 에너지보다 큰 에너지를 가진 태양광이 입사되면 전자-정공 쌍이 생성되고, 이들 전자-정공이 PN 접합부에 형성된 전기장에 의해 전자는 N형 반도체층으로, 정공은 P형 반도체층으로 모이게 됨에 따라 PN간에 광기전력이 발생하게 되는데, 이때 양단의 전극에 부하를 연결하면 전류가 흐르게 되어 전력을 생산하게 된다.Generally, when sunlight below the bandgap energy enters the semiconductor, it interacts weakly with the electrons in the semiconductor. When the sunlight above the bandgap is incident, electrons in the covalent bond are excited to generate a carrier (electron or hole) do. A solar cell has been developed that converts solar energy into electrical energy to produce electric power using the photovoltaic effect according to the semiconductor characteristics. That is, when sunlight having an energy larger than the band gap energy is incident on the solar cell, an electron-hole pair is generated, and electrons are converted into an N-type semiconductor layer by the electric field formed in the PN junction, As the layers are gathered, the photovoltaic power is generated between the PNs. When the load is connected to the electrodes at both ends, current flows to generate power.
이와 같은 종래의 태양전지는 입사되는 태양광에 의해 생성된 전자/정공 쌍 이 N형 반도체층 및 P형 반도체층 쪽으로 분리되어 이동할 때 태양전지 자체의 전하 이동도 또는 드리프트(Drift) 전압만으로는 광전변환 효율을 증가시킬 수 없다는 문제점이 있다.In the conventional solar cell, when the pair of electrons / holes generated by incident sunlight moves separately toward the N-type semiconductor layer and the P-type semiconductor layer, the photoelectric conversion is performed only by the charge mobility or the drift voltage of the solar cell itself There is a problem that the efficiency can not be increased.
본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 외력을 이용하여 태양전지의 광전변환 효율을 높일 수 있도록 한 태양광 발전 시스템 및 방법을 제공하는 것을 기술적 과제로 한다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above-mentioned problems, and it is an object of the present invention to provide a photovoltaic generation system and method that can increase photoelectric conversion efficiency of a solar cell by using an external force.
상술한 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명에 따른 태양광 발전 시스템은 입사되는 빛을 이용하여 전기를 생성하는 태양전지 셀을 가지는 태양전지 패널; 상기 태양전지 패널에 제 1 방향의 전장을 형성하는 전장 형성수단; 및 상기 태양전지 패널에 제 1 방향과 수직한 제 2 방향의 자장을 형성하는 자장 형성수단을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.According to an aspect of the present invention, there is provided a solar power generation system including a solar cell panel having a solar cell that generates electricity using incident light; Electric field forming means for forming an electric field in a first direction on the solar cell panel; And a magnetic field forming means for forming a magnetic field in a second direction perpendicular to the first direction on the solar cell panel.
상기 태양광 발전 시스템은 상기 전장을 형성하기 위한 전장 전압을 상기 전장 형성수단에 공급함과 아울러 상기 태양전지 패널에서 생성된 상기 전기를 저장하는 전원 관리부를 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.The photovoltaic power generation system may further include a power management unit for supplying an electric field voltage for forming the electric field to the electric field forming unit and for storing the electricity generated in the solar cell panel.
상기 태양전지 패널은 기판; 및 상기 기판에 배치되어 상기 전기를 생성하는 적어도 하나의 태양전지 셀을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.The solar cell panel includes a substrate; And at least one solar cell arranged on the substrate and generating the electricity.
상기 태양전지 패널은 상기 기판에 배치되어 입사되는 빛을 이용하여 보조 전기를 생성하는 적어도 하나의 보조 태양전지 셀을 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.The solar cell panel further includes at least one auxiliary solar cell disposed on the substrate and generating assist electricity using light incident thereon.
본 발명에 따른 태양광 발전 방법은 태양전지 셀을 가지는 태양전지 패널을 이용한 태양광 발전 방법에 있어서, 기판 상에 형성된 상기 태양전지 패널에 제 1 방향의 전장을 형성하는 단계; 상기 태양전지 패널에 상기 제 1 방향과 수직한 제 2 방향의 자장을 형성하는 단계; 및 입사되는 빛에 의해 상기 태양전지 셀에서 생성되는 전기를 축전지에 저장하는 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.A solar cell generating method according to the present invention is a solar cell generating method using a solar cell panel having a solar cell cell, comprising the steps of: forming an electric field in a first direction on the solar cell panel formed on a substrate; Forming a magnetic field in a second direction perpendicular to the first direction on the solar cell panel; And storing electricity generated in the solar cell by the incident light in a storage battery.
상기 전장을 형성하는 단계는 상기 축전지에 저장된 전압을 이용하여 제 1 및 제 2 전장 전압을 생성하는 단계; 상기 제 1 전장 전압을 상기 태양전지 패널의 일측에 인접하도록 배치되거나 상기 태양전지 셀의 일측 가장자리에 형성된 제 1 전장 전극에 공급하는 단계; 및 상기 제 2 전장 전압을 상기 태양전지 패널의 타측에 인접하도록 배치되거나 상기 태양전지 셀의 타측 가장자리에 형성된 제 2 전장 전극에 공급하는 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.Wherein the step of forming the electric field includes: generating first and second electric field voltages using a voltage stored in the battery; Supplying the first electric field voltage to a first electric field electrode disposed adjacent to one side of the solar cell panel or formed at one side edge of the solar cell; And supplying the second electric field voltage to a second electric field electrode disposed adjacent to the other side of the solar cell panel or formed on the other edge of the solar cell.
상기 제 1 및 제 2 전장 전압 각각은 상기 축전지에 저장된 전압의 레벨이 일정 레벨 이상일 경우에 상기 제 1 및 제 2 전장 전극으로 공급되는 것을 특징으로 한다.And each of the first and second electric field voltages is supplied to the first and second electric field electrodes when the level of the voltage stored in the battery is equal to or higher than a certain level.
상기 전장을 형성하는 단계는 상기 기판 상에 형성된 보조 태양전지 셀에서 생성되는 보조 전기를 이용하여 제 1 및 제 2 전장 전압을 생성하는 단계; 상기 제 1 전장 전압을 상기 태양전지 패널의 일측에 인접하도록 배치되거나 상기 태양전지 셀의 일측 가장자리에 형성된 제 1 전장 전극에 공급하는 단계; 및 상기 제 2 전장 전압을 상기 태양전지 패널의 타측에 인접하도록 배치되거나 상기 태양전지 셀의 타측 가장자리에 형성된 제 2 전장 전극에 공급하는 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.Wherein the forming of the electric field comprises: generating first and second electric field voltages using assist electricity generated in the auxiliary solar cell formed on the substrate; Supplying the first electric field voltage to a first electric field electrode disposed adjacent to one side of the solar cell panel or formed at one side edge of the solar cell; And supplying the second electric field voltage to a second electric field electrode disposed adjacent to the other side of the solar cell panel or formed on the other edge of the solar cell.
상기 자장을 형성하는 단계는 상기 태양전지 패널의 일측에 인접하도록 배치된 제 1 자석 어레이와 상기 태양전지 패널의 타측에 인접하도록 배치된 제 2 자석 어레이를 이용하여 상기 자장을 형성하는 것을 특징으로 한다.The forming of the magnetic field is characterized in that the magnetic field is formed using a first magnet array disposed adjacent to one side of the solar cell panel and a second magnet array disposed adjacent to the other side of the solar cell panel .
상기 자장을 형성하는 단계는 상기 축전지에 저장된 전압을 이용하여 제 1 및 제 2 자장 전압을 생성하는 단계; 상기 태양전지 패널을 감싸도록 감겨진 코일의 일측에 상기 제 1 자장 전압을 공급하는 단계; 및 상기 태양전지 패널을 감싸도록 감겨진 상기 코일의 타측에 상기 제 2 자장 전압을 공급하는 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.Wherein the forming of the magnetic field comprises: generating first and second magnetic field voltages using a voltage stored in the battery; Supplying the first magnetic field voltage to one side of a coil wound to surround the solar cell panel; And supplying the second magnetic field voltage to the other side of the coil wound to surround the solar cell panel.
상기 제 1 및 제 2 자장 전압 각각은 상기 축전지에 저장된 전압의 레벨이 일정 레벨 이상일 경우에 상기 코일에 공급되는 것을 특징으로 한다.Wherein each of the first and second magnetic field voltages is supplied to the coil when the level of the voltage stored in the battery is equal to or higher than a predetermined level.
상기 자장을 형성하는 단계는 상기 기판 상에 형성된 보조 태양전지 셀에서 생성되는 보조 전기를 이용하여 제 1 및 제 2 자장 전압을 생성하는 단계; 상기 태양전지 패널을 감싸도록 감겨진 코일의 일측에 상기 제 1 자장 전압을 공급하는 단계; 및 상기 태양전지 패널을 감싸도록 감겨진 상기 코일의 타측에 상기 제 2 자장 전압을 공급하는 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.Wherein the step of forming the magnetic field comprises: generating first and second magnetic field voltages using auxiliary electricity generated in an auxiliary solar cell formed on the substrate; Supplying the first magnetic field voltage to one side of a coil wound to surround the solar cell panel; And supplying the second magnetic field voltage to the other side of the coil wound to surround the solar cell panel.
상기 제 1 전장 전압 및 상기 제 1 자장 전압은 펄스 형태인 것을 특징으로 한다.And the first electric field voltage and the first magnetic field voltage are pulse shapes.
상술한 바와 같이 본 발명은 전장과 자장을 동시에 형성하여 홀 효과(Hall effect)를 통해 태양전지 셀에서 생성된 전자-정공쌍의 분리를 가속시킴으로써 수집되는 전자 및 정공의 밀도를 증가시켜 태양전지 셀의 광전변환 효율을 향상시킬 수 있는 효과를 제공한다.As described above, the present invention accelerates the separation of electron-hole pairs generated in a solar cell through a Hall effect by simultaneously forming an electric field and a magnetic field, thereby increasing the density of collected electrons and holes, It is possible to improve the photoelectric conversion efficiency.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예에 대해 상세히 설명한다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 1은 본 발명의 제 1 실시 예에 따른 태양광 발전 시스템을 설명하기 위한 도면이고, 도 2는 도 1에 도시된 태양전지 패널을 설명하기 위한 단면도이다.FIG. 1 is a view for explaining a photovoltaic power generation system according to a first embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a sectional view for explaining a solar cell panel shown in FIG.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 제 1 실시 예에 따른 태양광 발전 시스템은 입사되는 빛(태양광) 에너지를 전기 에너지로 변환하는 태양전지 셀(120)을 가지는 태양전지 패널(100); 태양전지 패널(100)에 제 1 방향의 전장(Electric Field)(EF)을 형성하는 전장 형성수단(200); 및 태양전지 패널(100)에 제 1 방향과 수직한 제 2 방향의 자장(Magnetic field)(MF)을 형성하는 자장 형성수단(300)을 포함하여 구성된다. 또한, 본 발명의 제 1 실시 예에 따른 태양광 발전 시스템은 전장(EF)을 형성하기 위한 전장 전압(Ve1, Ve2)을 전장 형성수단(200)에 공급함과 아울러 태양전지 패널(100)로부터의 전기 에너지를 저장하는 전원 관리부(400)를 더 포함하여 구성된다.1 and 2, a photovoltaic power generation system according to a first embodiment of the present invention includes a
태양전지 패널(100)은, 도 2에 도시된 바와 같이, 기판(110) 상에 배치된 태 양전지 셀(120)을 포함하여 구성된다.The
기판(110)은 유리(Glass), 또는 PET(Polyethylene Terephthalate), PEN(Polyethylenenaphthelate), PP(Polypropylene), PI(Polyamide), TAC(Tri Acetyl Cellulose) 등을 포함하는 플라스틱과 같은 투명 물질로 제조될 수 있으며, 바람직하게는 유리로 제조된다.The
태양전지 셀(120)은 전기적으로 직렬 접속되도록 기판(110) 상에 복수로 배치될 수 있다. 이러한, 복수의 태양전지 셀(120) 각각은 반도체층(122); 제 1 및 제 2 전극(124, 126)을 포함하여 구성된다.The plurality of
반도체층(122)은 PN 접합 구조를 가지거나, PIN 접합 구조를 가질 수 있다.The
PN 접합 구조의 반도체층(122)은 P형 반도체 기판; P형 반도체 기판 상에 형성되는 N형 반도체층; 및 P형 반도체 기판과 N형 반도체층 사이의 계면에 형성된 PN 접합으로 이루어진다.The
PIN 접합 구조의 반도체층(122)은 제 1 전극(124) 상에 P형 반도체층, I형 반도체층 및 N형 반도체층이 순서대로 적층되어 접합된 구조로 이루어진다.The
한편, 반도체층(122)의 표면은 태양전지의 효율을 향상시키기 위하여 입사되는 태양광을 산란시키기 위한 요철 구조를 가질 수 있다.Meanwhile, the surface of the
반도체층(122)이 PN 접합 구조를 가질 경우 제 1 전극(124)은 반도체층(122)의 배면에 형성되어 반도체층(122)으로부터 수집되는 제 1 발전 전압(Vc1)을 전원 관리부(400)에 공급한다. 반면에, 반도체층(122)이 PIN 접합 구조를 가질 경우 제 1 전극(124)은 기판(110) 상에 형성되어 반도체층(122)으로부터 수집되는 제 1 발 전 전압(Vc1)을 전원 관리부(400)에 공급한다. 여기서, 제 1 발전 전압(Vc1)은 양의 전압 레벨을 가질 수 있다.When the
제 1 전극(124)은 스퍼터링(Sputtering) 공정 또는 MOCVD(Metal Organic Chemical Vapor Deposition) 공정 또는 스핀 코팅 공정 또는 인쇄 공정 등을 통해 반도체층(122)의 배면 또는 기판(110) 상에 형성되거나 필름 형태로 코팅될 수 있다. 이때, 제 1 전극(124)은 제 2 전극(126)에 비하여 일함수가 작은 물질로서 투명성 및 도전성을 갖는 임의의 물질이 사용될 수 있는데, 예를 들어 알루미늄(Al), 은(Ag)과 같은 금속 물질이 사용되거나, 소정의 가시권을 확보하여 건물의 외장재에 사용될 수 있도록 ITO(Indium Tin Oxide), FTO(Fluorine doped Tin Oxide), ZnO, ZnO-B, ZnO-Al, SnO2, SnO2-F, ZnO-Ga2O3, ZnO-Al2O3, SnO2-Sb2O3 등이 사용될 수 있으나, ITO를 사용하는 것이 바람직하다.The
한편, 기판(110) 상에는 복수의 태양전지 셀(120)이 전기적으로 직렬 접속되도록 배치될 수 있는데, 이 경우 각 태양전지 셀(120)의 제 1 전극(124)은 인접한 태양전지 셀(120)의 제 2 전극(126)에 전기적으로 접속된다.In this case, the
제 2 전극(126)은 스퍼터링(Sputtering) 공정 또는 MOCVD(Metal Organic Chemical Vapor Deposition) 공정 등을 통해 반도체층(122) 상에 형성된다. 이때, 제 2 전극(126)은 ITO(Indium Tin Oxide), FTO(Fluorine doped Tin Oxide), ZnO, ZnO-B, ZnO-Al, SnO2, SnO2-F, ZnO-Ga2O3, ZnO-Al2O3, SnO2-Sb2O3 등과 같은 투명한 도전물질로 형성될 수 있다. 그리고, 제 2 전극(126)은 반도체층(122) 상에 일정한 간격을 가지도록 나란한 복수의 패턴으로 형성되어 반도체층(122)으로부터 수집되는 제 2 발전 전압(Vc2)을 전원 관리부(400)에 공급한다. 여기서, 제 2 발전 전압(Vc2)은 음의 전압 레벨을 가질 수 있다.The
한편, 기판(110) 상에는 복수의 태양전지 셀(120)이 전기적으로 직렬 접속되도록 배치될 수 있는데, 이 경우 각 태양전지 셀(120)의 제 2 전극(126)은 인접한 태양전지 셀(120)의 제 1 전극(124)에 전기적으로 접속된다.In this case, the
도 1에서, 전장 형성수단(200)은 태양전지 패널(100)의 제 1 측, 예를 들어 하부측에 인접하도록 배치되어 전원 관리부(400)로부터 제 1 전장 전압(Ve1)이 인가되는 제 1 전장 전극(210); 및 태양전지 패널(100)의 제 2 측, 예를 들어 제 1 측에 반대되는 상부측에 인접하도록 배치되어 전원 관리부(400)로부터 제 2 전장 전압(Ve2)이 인가되는 제 2 전장 전극(220)을 포함하여 구성된다. 이러한, 전장 형성수단(200)은 제 1 전장 전극(210)에 인가되는 제 1 전장 전압(Ve1)과 제 2 전장 전극(220)에 인가되는 제 2 전장 전압(Ve2)을 이용하여 태양전지 패널(100)의 제 1 방향으로 전장(EF)을 형성한다. 여기서, 제 1 방향의 전장(EF)은 제 1 및 제 2 전장 전압(Ve1, Ve2)의 극성에 따라 설정될 수 있다. 예를 들어, 제 1 전장 전압(Ve1)이 양의 극성을 가질 경우 제 1 방향의 전장(EF)은 제 1 전장 전극(210)으로부터 제 2 전장 전극(220) 쪽으로 향하도록 형성된다.1, the electric
자장 형성수단(300)은 태양전지 패널(100)의 제 3 측, 예를 들어 좌측에 인접하도록 배치된 제 1 자석 어레이(310); 및 태양전지 패널(100)의 제 4 측, 예를 들어 제 3 측에 반대되는 우측에 인접하도록 배치된 제 2 자석 어레이(320)를 포함 하여 구성된다.The magnetic field forming means 300 includes a
제 1 자석 어레이(310)는 S극과 N극을 가지는 복수의 제 1 자석이 태양전지 패널(100)의 측면에 나란하게 배치된다. 이때, 복수의 제 1 자석 각각의 N극은 태양전지 패널(100)의 측면에 인접하도록 배치된다.The
제 2 자석 어레이(320)는 S극과 N극을 가지는 복수의 제 2 자석이 태양전지 패널(100)의 측면에 나란하게 배치된다. 이때, 복수의 제 2 자석 각각의 S극은 태양전지 패널(100)의 측면에 인접하도록 배치된다.The
이러한, 자장 형성수단(300)은 제 1 자석 어레이(310)에 배치된 제 1 자석의 N극과 제 2 자석 어레이(320)에 배치된 제 2 자석의 S극에 의해 태양전지 패널(100)의 제 2 방향으로 자장(MF)을 형성한다. 이때, 자장(MF)의 크기는 1 내지 5000 Gauss 범위로 형성될 수 있다.The magnetic
전원 관리부(400)는, 도 3에 도시된 바와 같이, 축전지(410); 인버터(420); 및 전원 제어부(430)를 포함하여 구성된다.As shown in FIG. 3, the
축전지(410)는 태양전지 패널(100)에서 생성되어 배선을 통해 공급되는 전기, 즉 제 1 전극(124)으로부터 제공되는 제 1 발전 전압(Vc1)과 제 2 전극(126)으로부터 제공되는 제 2 발전 전압(Vc2)의 전위차에 대응되는 전압을 저장한다.The
인버터(420)는 축전지(410)에 저장된 전압을 교류(AC) 또는 직류(DC) 전압으로 변환하여 외부의 부하로 공급한다.The
전원 제어부(430)는 축전지(410)로부터 공급되는 전압을 이용하여 제 1 및 제 2 전장 전압(Ve1, Ve2)을 생성하고, 생성된 제 1 및 제 2 전장 전압(Ve1, Ve2) 을 전장 형성수단(200)에 공급함으로써 전장 형성수단(200)에 의해 전장(EF)이 형성되도록 한다. 즉, 전원 제어부(430)는 축전지(410)로부터 공급되는 제 1 충전 전압(+)을 이용하여 제 1 전장 전압(Ve1)을 생성하고, 생성된 제 1 전장 전압(Ve1)을 제 1 전장 전극(210)에 공급함과 동시에 축전지(410)로부터 공급되는 제 2 충전 전압(-)을 이용하여 제 2 전장 전압(Ve2)을 생성하고, 생성된 제 2 전장 전압(Ve2)을 제 2 전장 전극(220)에 공급한다. 이때, 제 1 및 제 2 전장 전압(Ve1, Ve2)은 직류(DC) 전압이 될 수 있다. 여기서, 전장(EF)에 의해 태양전지 셀(120)에 전류가 흐를 수 있기 때문에 태양전지 셀(120)에 흐르는 전류를 최소화함과 아울러 전력소모를 최소화하기 위해 제 1 및 제 2 전장 전압(Ve1, Ve2)은 1㎁ ~ 100 ㎃ 범위로 설정됨이 바람직하다.The
한편, 축전지(410)의 전력손실을 최소화하기 위하여, 전원 제어부(430)는 태양전지 패널(100)의 발전 초기 기간에는 전장 형성수단(200)에 제 1 및 제 2 전장 전압(Ve1, Ve2)을 공급하지 않고, 소정 기간이 경과 후에 공급할 수 있다. 이를 위해, 전원 제어부(430)는 축전지(410)로부터 공급되는 제 1 충전 전압(+)의 크기에 따라 제 1 전장 전압(Ve1)을 제 1 전장 전극(210)으로 절환하는 스위치(미도시)를 포함하여 구성될 수 있다. 여기서, 스위치는 일정 전압 레벨 이하에서 오프(Off)되는 반면에 일정 전압 레벨 이상에서 온(On)되는 릴레이 스위치가 될 수 있다.In order to minimize the power loss of the
다른 한편, 축전지(410)의 전력손실을 더욱 최소화하기 위하여, 전원 제어부(430)는 제 1 전장 전극(210)에 공급되는 제 1 전장 전압(Ve1)을 펄스(Pulse) 형 태로 공급할 수 있다. 이를 위해, 전원 제어부(430)는, 도 4에 도시된 바와 같이, 전원 생성부(432); 및 스위치(SW)를 포함하여 구성될 수 있다.In order to further minimize the power loss of the
전원 생성부(432)는 축전지(410)로부터 공급되는 제 1 충전 전압(+)을 펄스 형태의 제 1 전장 전압(Ve1)으로 변환하여 스위치(SW)에 공급한다. 또한, 전원 생성부(432)는 축전지(410)로부터 공급되는 제 2 충전 전압(-)을 이용하여 제 2 전장 전압(Ve2)을 제 2 전장 전극(220)에 공급한다.The
스위치(SW)는 전원 생성부(432)로부터 공급되는 펄스 형태의 제 1 전장 전압(Ve1)의 전압 레벨에 따라 스위칭되어 제 1 전장 전압(Ve1)을 제 1 전장 전극(210)으로 절환한다. 이때, 스위치(SW)는 펄스 형태의 제 1 전장 전압(Ve1)의 전압 레벨에 따라 스위칭되는 릴레이 스위치이거나, 트랜지스터(Transistor), 전계 효과 트랜지스터(Field Effect Transistor), 사이리스터(Thyristor) 또는 절연 게이트 양극성 트랜지스터(Insulated Gate Bipolar Transistor) 등을 포함하는 반도체 스위치가 될 수 있다. 여기서, 반도체 스위치는 다이오드 형태로 전원 생성부(432)에 접속되는 것이 바람직하다. 즉, 반도체 스위치를 스위칭시키기 위해서는 제어 단자에 스위칭 제어신호를 공급해야 하지만, 반도체 스위치의 제어단자가 다이오드 형태로 전원 생성부(432)에 접속될 경우 반도체 스위치는 전원 생성부(432)로부터 출력되는 펄스 형태의 제 1 전장 전압(Ve1)의 전압 레벨에 따라 스위칭되기 때문에 별도의 스위칭 제어신호가 필요 없게 된다.The switch SW is switched in accordance with the voltage level of the pulse-like first electric field voltage Ve1 supplied from the
이와 같은 본 발명의 제 1 실시 예에 따른 태양광 발전 시스템을 이용한 태양광 발전 방법을 설명하면 다음과 같다.The solar power generation method using the solar power generation system according to the first embodiment of the present invention will now be described.
먼저, 제 2 전극(126)의 상부를 통해 태양광이 입사되면, 태양전지 셀(120)의 반도체층(122)에서 전자-정공 쌍이 생성되고, 이들 전자-정공이 PN 접합부 또는 PIN 접합부에 형성된 전기장에 의해 전자는 N형 반도체층으로, 정공은 P형 반도체층으로 모이게 됨에 따라 PN 접합부 또는 PIN 접합부에 발생되는 광기전력이 배선을 통해 축전지(410)로 저장된다.First, when solar light is incident on the
그리고, 축전지(410)에 저장된 전압을 이용하여 전장 형성수단(200)에 제 1 및 제 2 전장 전압(Ve1, Ve2)을 공급하여 태양전지 패널(100)의 수평방향에 대응되는 제 1 방향으로 전장(EF)을 형성한다. 이때, 자장 형성수단(300)에 의해 태양전지 패널(100)의 제 2 방향, 즉 지면으로부터 나오는 방향(⊙)으로는 자장(MF)이 형성되어 있으므로, 도 5에 도시된 바와 같이, 태양전지 셀(120)에서 생성된 전자 및 정공 각각에는 수직한 방향의 외력이 인가된다. 이에 따라, 수직한 방향의 외력에 의해 태양전지 셀(120)에서 생성된 전자 및 정공 각각의 드리프트 포스(Drift force)가 상승됨으로써 제 2 전극(126) 쪽으로 이동하는 전자의 이동이 지면으로부터 나오는 방향(⊙)의 외력에 의해 가속됨과 아울러 제 1 전극(124) 쪽으로 이동하는 정공의 이동이 지면으로 들어가는 방향(◎)의 외력에 의해 가속된다.The first and second electric voltages Ve1 and Ve2 are supplied to the electric field forming means 200 using the voltage stored in the
결과적으로, 본 발명은, 도 2에 도시된 바와 같이, 전장(EF)과 자장(MF)을 동시에 형성하여 홀 효과(Hall effect)를 통해 태양전지 셀(120)의 PN 접합부 또는 PIN 접합부에서 생성된 전자-정공쌍의 분리를 가속시킴으로써 제 1 및 제 2 전극(124, 126)으로 수집되는 전자 및 정공의 밀도를 증가시켜 태양전지 셀(120)의 광전변환 효율을 향상시키게 된다.As a result, according to the present invention, as shown in FIG. 2, an electric field EF and a magnetic field MF are formed at the same time, and are generated at the PN junction or the PIN junction of the
한편, 상술한 태양전지 패널(100)은 기판(110) 상에 배치되어 전원 관리부(400)에 제 1 및 제 2 보조 발전 전압을 공급하는 보조 태양전지 셀(520)을 더 포함하여 구성된다.The
보조 태양전지 셀(520)은 보조 반도체층(522); 제 1 보조 전극(524); 및 제 2 보조 전극(526)을 포함하여 구성된다.The auxiliary
보조 반도체층(522)은 상술한 태양전지 셀(120)의 반도체층(122)과 동일한 구조로 형성되어 입사되는 빛(태양광) 에너지를 전기 에너지로 변환한다.The
제 1 보조 전극(524)은 상술한 태양전지 셀(120)의 제 1 전극(124)과 동일한 구조로 형성되어 보조 반도체층(522)으로부터 수집되는 제 1 보조 발전 전압을 전원 관리부(400)에 공급한다.The first
제 2 보조 전극(526)은 상술한 태양전지 셀(120)의 제 2 전극(126)과 동일한 구조로 형성되어 보조 반도체층(522)으로부터 수집되는 제 2 보조 발전 전압을 전원 관리부(400)에 공급한다.The second
이와 같은, 본 발명의 제 1 실시 예에 따른 태양광 발전 시스템이 상술한 보조 태양전지 셀(520)을 포함하여 구성되는 경우에, 도 3에 도시된 전원 제어부(430)는 축전지(410)로부터의 제 1 및 제 2 충전 전압(+, -)을 이용하지 않고, 보조 태양전지 셀(520)로부터 공급되는 제 1 및 제 2 보조 발전 전압을 이용하여 제 1 및 제 2 전장 전압(Ve1, Ve2)을 생성한다. 마찬가지로, 도 4에 도시된 전원 생성부(432)는 축전지(410)로부터의 제 1 및 제 2 충전 전압(+, -)을 이용하지 않고, 보조 태양전지 셀(520)로부터 공급되는 제 1 보조 발전 전압을 이용하여 펄스 형태의 제 1 전장 전압(Ve1)을 생성함과 동시에 보조 태양전지 셀(520)로부터 공급되는 제 2 보조 발전 전압을 이용하여 제 2 전장 전압(Ve1)을 생성한다.In the case where the photovoltaic power generation system according to the first embodiment of the present invention includes the above-described auxiliary
이에 따라, 본 발명의 제 1 실시 예는 보조 태양전지 셀(520)로부터 생성되는 전압을 이용하여 전장 형성수단(200)의 구동에 필요한 전압을 생성함으로써 축전지(410)의 전력소모를 더욱 최소화할 수 있다.Accordingly, in the first embodiment of the present invention, the voltage required for driving the electric
도 7은 본 발명의 제 2 실시 예에 따른 태양광 발전 시스템을 설명하기 위한 도면이고, 도 8은 도 7에 도시된 태양전지 셀을 설명하기 위한 사시도이다.FIG. 7 is a view for explaining a photovoltaic power generation system according to a second embodiment of the present invention, and FIG. 8 is a perspective view for explaining the solar cell shown in FIG.
도 7 및 도 8을 참조하면, 본 발명의 제 2 실시 예에 따른 태양광 발전 시스템은 입사되는 빛(태양광) 에너지를 전기 에너지로 변환하는 태양전지 셀(120)을 가지는 태양전지 패널(600); 태양전지 패널(600)에 형성되어 제 1 방향의 전장(EF)을 태양전지 패널(600)에 형성하는 전장 형성수단; 및 제 1 방향과 수직한 제 2 방향의 자장(MF)을 태양전지 패널(600)에 형성하는 자장 형성수단(300)을 포함하여 구성된다. 또한, 본 발명의 제 3 실시 예에 따른 태양광 발전 시스템은 전장(EF)을 형성하기 위한 전장 전압(Ve1, Ve2)을 전장 형성수단에 공급함과 아울러 태양전지 패널(600)로부터의 전기 에너지를 저장하는 전원 관리부(400)를 더 포함하여 구성된다.7 and 8, a photovoltaic power generation system according to a second embodiment of the present invention includes a
태양전지 패널(600)은, 도 8에 도시된 바와 같이, 기판(110) 상에 배치된 태양전지 셀(120)을 포함하여 구성된다.The
기판(110)은 유리, 또는 PET, PEN, PP, PI, TAC 등을 포함하는 플라스틱과 같은 투명 물질로 제조될 수 있으며, 바람직하게는 유리로 제조된다.The
태양전지 셀(120)은 전기적으로 직렬 접속되도록 기판(110) 상에 복수로 배치될 수 있다. 이러한, 복수의 태양전지 셀(120) 각각은 반도체층(122); 제 1 및 제 2 전극(124, 126)을 포함하여 구성되며, 이러한 구성은 도 2와 동일하므로 상세한 설명은 상술한 설명으로 대신하기로 한다.The plurality of
전장 형성수단은, 도 8 및 도 9에 도시된 바와 같이, 제 2 전극(126)과 나란하도록 반도체층(122)의 일측 가장자리에 형성되어 전원 관리부(400)로부터 제 1 전장 전압(Ve1)이 인가되는 제 1 전장 전극(610); 및 제 2 전극(126)과 나란하도록 반도체층(122)의 타측 가장자리에 형성되어 전원 관리부(400)로부터 제 2 전장 전압(Ve2)이 인가되는 제 2 전장 전극(620)을 포함하여 구성된다. 이러한, 전장 형성수단은 제 1 전장 전극(610)에 인가되는 제 1 전장 전압(Ve1)과 제 2 전장 전극(620)에 인가되는 제 2 전장 전압(Ve2)을 이용하여 태양전지 패널(600)의 제 1 방향으로 전장(EF)을 형성한다.8 and 9, the electric field forming means is formed at one side edge of the
한편, 기판(110) 상에는 복수의 태양전지 셀(120)이 전기적으로 직렬 접속되도록 배치될 수 있는데, 이 경우 각 태양전지 셀(120)에 형성된 제 1 전장 전극(610)은 서로 직렬 접속되거나 병렬 접속되도록 전기적으로 접속됨과 아울러, 제 2 전장 전극(620)은 서로 직렬 접속되거나 병렬 접속되도록 전기적으로 접속된다.The plurality of
자장 형성수단(300)은, 도 1을 참조하여 상술한 바와 같이, 제 1 자석 어레이(310)에 배치된 제 1 자석의 N극과 제 2 자석 어레이(320)에 배치된 제 2 자석의 S극에 의해 태양전지 패널(100)의 제 2 방향으로 자장(MF)을 형성한다.1, the magnetic field forming means 300 includes an N pole of the first magnet disposed on the
전원 관리부(400)는, 도 3에 도시된 바와 같이, 축전지(410); 인버터(420); 및 전원 제어부(430)를 포함하여 구성되므로, 이러한 구성에 대한 상세한 설명은 상술한 설명으로 대신하기로 한다.As shown in FIG. 3, the
이와 같은, 본 발명의 제 2 실시 예에 따른 태양광 발전 시스템 및 방법은 자장 형성수단의 제 1 및 제 2 전장 전극(610, 620)을 태양전지 셀(120) 상에 형성함으로써 구조를 단순화함과 동시에 상술한 본 발명의 제 1 실시 예에 따른 태양광 발전 시스템 및 방법과 동일한 효과를 제공할 수 있다.The solar power generation system and method according to the second embodiment of the present invention simplifies the structure by forming the first and second
한편, 태양전지 패널(600)은, 도 10에 도시된 바와 같이, 기판(110) 상에 배치된 보조 태양전지 셀(520)을 더 포함하여 구성될 수 있다. 이러한, 보조 태양전지 셀(520)은 도 6의 구성과 동일하므로 상세한 설명은 상술한 설명으로 대신하기로 한다.Meanwhile, the
이와 같은, 본 발명의 제 2 실시 예에 따른 태양광 발전 시스템 및 방법은 보조 태양전지 셀(520)로부터의 전압을 이용하여 전장(EF)을 형성하기 위한 전장 전압(Ve1, Ve2)을 생성함으로써 축전지(410)의 전력소모를 최소화함과 동시에 상술한 본 발명의 제 1 실시 예에 따른 태양광 발전 시스템 및 방법과 동일한 효과를 제공할 수 있다.In this manner, the photovoltaic generation system and method according to the second embodiment of the present invention generate electric field voltages Ve1 and Ve2 for forming the electric field EF using the voltage from the auxiliary
한편, 상술한 전장 형성수단의 제 1 전장 전극(610)은, 도 11에 도시된 바와 같이, 각 태양전지 셀(120)의 일측 가장자리의 상부 및 하부 각각에 형성될 수 있다. 마찬가지로, 상술한 전장 형성수단의 제 2 전장 전극(620)은, 도 11에 도시된 바와 같이, 각 태양전지 셀(120)의 타측 가장자리의 상부 및 하부 각각에 형성될 수 있다.On the other hand, the first
다른 한편, 상술한 전장 형성수단의 제 1 전장 전극(610)은, 도 12에 도시된 바와 같이, 각 태양전지 셀(120)의 일측 가장자리에 일부 삽입되도록 형성될 수 있다. 마찬가지로, 상술한 전장 형성수단의 제 2 전장 전극(620)은, 도 12에 도시된 바와 같이, 각 태양전지 셀(120)의 타측 가장자리에 일부 삽입되도록 형성될 수 있다.On the other hand, the first
도 13은 본 발명의 제 3 실시 예에 따른 태양광 발전 시스템을 설명하기 위한 도면이다.13 is a view for explaining a photovoltaic power generation system according to a third embodiment of the present invention.
도 13을 참조하면, 본 발명의 제 3 실시 예에 따른 태양광 발전 시스템은 입사되는 빛(태양광) 에너지를 전기 에너지로 변환하는 복수의 태양전지 셀(120)을 가지는 태양전지 패널(100); 각 태양전지 셀(120)에 제 1 방향의 전장(EF)을 형성하는 복수의 전장 형성수단; 및 태양전지 패널(100)에 제 1 방향과 수직한 제 2 방향의 자장(MF)을 형성하는 자장 형성수단(300)을 포함하여 구성된다. 또한, 본 발명의 제 3 실시 예에 따른 태양광 발전 시스템은 전장(EF)을 형성하기 위한 제 1 및 제 2 전장 전압(Ve1, Ve2)을 전장 형성수단(200)에 공급함과 동시에 자장(MF)을 형성하기 위한 제 1 및 제 2 자장 전압(Vm1, Vm2)을 자장 형성수단(300)에 공급하며, 태양전지 패널(100)로부터의 전기 에너지를 저장하는 전원 관리부(400)를 더 포함하여 구성된다.13, the solar power generation system according to the third embodiment of the present invention includes a
태양전지 패널(100)은 기판(110) 상에 전기적으로 직렬 접속되도록 매트릭스 형태로 배치된 복수의 태양전지 셀(120)을 포함하여 구성된다. 이러한 구성을 가지는 태양전지 패널(100)은 상술한 본 발명의 제 2 실시 예와 동일한 구성을 가지 므로 동일한 구성에 대한 설명은 상술한 설명으로 대신하기로 한다.The
다만, 태양전지 패널(100)은 복수의 태양전지 셀(120)을 전기적으로 직렬 접속시키기 위한 제 1 내지 제 3 전원 배선(181, 183, 185)을 더 포함하여 구성된다.However, the
제 1 전원 배선(181)은 수평방향으로 인접한 태양전지 셀(120)들의 제 1 전극(124)과 제 2 전극(126)을 전기적으로 접속되어 인접한 태양전지 셀(120)들을 전기적으로 직렬 접속시킨다.The first
제 2 전원 배선(183)은 매트릭스 형태로 배치된 복수의 태양전지 셀(120) 중 마지막 태양전지 셀의 제 1 전극(124)에 접속되어 제 1 전극(124)으로부터 제공되는 제 1 발전 전압(Vc1)을 전원 관리부(400)에 공급한다. 이때, 제 2 전원 배선(183)을 통해 전원 관리부(400)에 공급되는 제 1 발전 전압(Vc1)은 제 1 전원 배선(183)에 의해 직렬 접속된 모든 태양전지 셀(120)에 의해 생성되어 마지막 태양전지 셀의 제 1 전극(124)에 제공된다.The second
제 3 전원 배선(185)은 매트릭스 형태로 배치된 복수의 태양전지 셀(120) 중 제 1 태양전지 셀의 제 2 전극(126)에 접속되어 제 2 전극(126)으로부터 제공되는 제 2 발전 전압(Vc2)을 전원 관리부(400)에 공급한다. 이때, 제 3 전원 배선(185)을 통해 전원 관리부(400)에 공급되는 제 2 발전 전압(Vc2)은 제 1 전원 배선(181)에 의해 직렬 접속된 모든 태양전지 셀(120)에 의해 생성되어 제 1 태양전지 셀의 제 2 전극(126)에 제공된다.The third
전장 형성수단은 상술한 본 발명의 제 2 실시 예에서와 동일하게 각 태양전지 셀(120)에 형성된 제 1 및 제 2 전장 전극(610, 620)을 포함하여 구성되므로 동 일한 구성에 대한 설명은 상술한 설명으로 대신하기로 한다. 이러한, 전장 형성수단은 각 태양전지 셀(120)에 형성된 제 1 및 제 2 전장 전극(610, 620)에 공급되는 제 1 및 제 2 전장 전압(Ve1, Ve2)에 의해 각 태양전지 셀(120)의 제 1 방향으로 전장을 형성한다.Since the electric field forming means includes the first and second
다만, 태양전지 패널(100)은 복수의 태양전지 셀(120)에 형성된 제 1 및 제 2 전장 전극(610, 620) 각각에 제 1 및 제 2 전장 전압(Ve1, Ve2)을 공급하기 위한 제 4 및 제 5 전원 배선(187, 189)을 더 포함하여 구성된다.The
제 4 전원 배선(187)은 전원 관리부(400)로부터 공급되는 제 1 전장 전압(Ve1)을 복수의 태양전지 셀(120) 각각의 제 1 전장 전극(610)에 공급한다. 이때, 제 4 전원 배선(187)은 각 태양전지 셀(120)의 제 1 전장 전극(610)이 직렬 접속되도록 배선되거나 병렬 접속되도록 배선될 수 있다.The fourth
제 5 전원 배선(189)은 전원 관리부(400)로부터 공급되는 제 2 전장 전압(Ve2)을 복수의 태양전지 셀(120) 각각의 제 2 전장 전극(620)에 공급한다. 이때, 제 5 전원 배선(189)은 각 태양전지 셀(120)의 제 2 전장 전극(620)이 직렬 접속되도록 배선되거나 병렬 접속되도록 배선될 수 있다.The fifth
자장 형성수단(300)은 기판(110)을 감싸도록 형성된 코일이 될 수 있다. 코일의 일측은 제 6 전원 배선(192)을 통해 전원 관리부(400)로부터 제 1 자장 전압(Vm1)이 공급되고, 코일의 타측은 제 7 전원 배선(194)을 통해 전원 관리부(400)로부터 제 2 자장 전압(Vm2)이 공급된다. 이러한 코일은 전원 관리부(400)로부터 공급되는 제 1 및 제 2 자장 전압(Vm1, Vm2)에 의해 제 1 방향의 전장에 수직한 제 2 방향의 자장을 태양전지 패널(100)에 형성한다.The magnetic field forming means 300 may be a coil formed to enclose the
전원 관리부(400)는 축전지(410); 인버터(420); 전원 제어부(430)를 포함하여 구성된다.The
축전지(410) 및 인버터(420)는 상술한 본 발명의 제 2 실시 예와 동일한 구성을 가지므로 이들에 대한 설명은 상술한 설명으로 대신하기로 한다.The
전원 제어부(430)는 축전지(410)로부터 공급되는 제 1 충전 전압(+)을 이용하여 제 1 전장 전압(Ve1)을 생성하여 제 4 전원 배선(187)을 통해 각 태양전지 셀(120)의 제 1 전장 전극(610)에 공급함과 동시에 축전지(410)로부터 공급되는 제 2 충전 전압(-)을 이용하여 제 2 전장 전압(Ve2)을 생성하여 제 5 전원 배선(189)을 통해 각 태양전지 셀(120)의 제 2 전장 전극(620)에 공급한다. 여기서, 제 1 및 제 2 전장 전압(Ve1, Ve2)은 직류(DC) 전압이 된다.The
한편, 축전지(410)의 전력손실을 최소화하기 위하여, 전원 제어부(430)는 태양전지 패널(100)의 발전 초기 기간에는 전장 형성수단에 제 1 및 제 2 전장 전압(Ve1, Ve2)을 공급하지 않고, 소정 기간이 경과 후에 공급할 수 있다. 이를 위해, 전원 제어부(430)는, 도 14에 도시된 바와 같이, 축전지(410)로부터 공급되는 제 1 충전 전압(+)의 레벨에 따라 제 1 전장 전압(Ve1)을 각 태양전지 셀(120)의 제 1 전장 전극(610)으로 절환하는 제 1 스위치(S1); 및 축전지(410)로부터 공급되는 제 1 충전 전압(+)의 레벨에 따라 제 1 자장 전압(Vm1)을 코일(300)의 일측으로 절환하는 제 2 스위치(S2)를 포함하여 구성될 수 있다. 여기서, 제 1 및 제 2 스위치(S1, S2) 각각은 일정 전압 이하에서 오프(Off)되는 반면에 일정 전압 이상에 서 온(On)되는 릴레이 스위치가 될 수 있다.In order to minimize the power loss of the
다른 한편, 축전지(410)의 전력손실을 더욱 최소화하기 위하여, 전원 제어부(430)는 각 태양전지 셀(120)의 제 1 전장 전극(610)에 공급되는 제 1 전장 전압(Ve1) 및 코일(300)의 일측에 공급되는 제 1 자장 전압(Vm1) 각각을 펄스 형태로 공급할 수 있다. 이를 위해, 전원 제어부(430)는, 도 15에 도시된 바와 같이, 전원 생성부(432); 제 1 및 제 2 스위치(SW1, SW2)를 포함하여 구성될 수 있다.On the other hand, in order to further minimize the power loss of the
전원 생성부(432)는 축전지(410)로부터 공급되는 제 1 충전 전압(+)을 펄스 형태의 제 1 전장 전압(Ve1)으로 변환하여 제 1 스위치(SW1)에 공급함과 아울러 축전지(410)로부터 공급되는 제 2 충전 전압(-)을 이용하여 제 2 전장 전압(Ve2)을 생성하여 각 태양전지 셀(120)의 제 2 전장 전극(620)에 공급한다.The
또한, 전원 생성부(432)는 축전지(410)로부터 공급되는 제 1 충전 전압(+)을 펄스 형태의 제 1 자장 전압(Vm1)으로 변환하여 제 2 스위치(SW2)에 공급함과 아울러 축전지(410)로부터 공급되는 제 2 충전 전압(-)을 이용하여 제 2 자장 전압(Vm2)을 생성하여 코일(300)의 타측에 공급한다.The
제 1 스위치(SW1)는 전원 생성부(432)로부터 공급되는 펄스 형태의 제 1 전장 전압(Ve1)의 레벨에 따라 스위칭되어 제 1 전장 전압(Ve1)을 각 태양전지 셀(120)의 제 1 전장 전극(610)으로 절환한다.The first switch SW1 is switched in accordance with the level of the pulse-like first electric field voltage Ve1 supplied from the
제 2 스위치(SW2)는 전원 생성부(432)로부터 공급되는 펄스 형태의 제 1 자장 전압(Vm1)의 레벨에 따라 스위칭되어 제 1 자장 전압(Vm1)을 코일(300)의 일측으로 절환한다.The second switch SW2 is switched according to the level of the pulse-like first magnetic field voltage Vm1 supplied from the
여기서, 제 1 및 제 2 스위치(SW1, SW2) 각각은 도 4를 참조하여 상술한 스위치(SW1)와 동일한 구성을 가지므로 이들에 대한 설명은 도 4에 대한 설명으로 대신하기로 한다.Here, each of the first and second switches SW1 and SW2 has the same configuration as that of the switch SW1 described above with reference to FIG. 4, so that a description thereof will be given instead of the description of FIG.
이와 같은 본 발명의 제 3 실시 예에 따른 태양광 발전 시스템을 이용한 태양광 발전 방법을 설명하면 다음과 같다.The solar power generation method using the solar power generation system according to the third embodiment of the present invention will now be described.
먼저, 제 2 전극(126)의 상부를 통해 태양광이 입사되면, 직렬 접속된 각 태양전지 셀(120)의 반도체층(122)에서 전자-정공 쌍이 생성되고, 이들 전자-정공이 PN 접합부 또는 PIN 접합부에 형성된 전기장에 의해 전자는 N형 반도체층으로, 정공은 P형 반도체층으로 모이게 됨에 따라 PN 접합부 또는 PIN 접합부에 발생되는 광기전력이 제 2 및 제 3 전원 배선(183, 185)을 통해 축전지(410)로 저장된다.First, when sunlight is incident on the
그리고, 축전지(410)에 저장된 전압을 이용하여 전장 형성수단에 제 1 및 제 2 전장 전압(Ve1, Ve2)을 공급함과 동시에 코일(300)에 제 1 및 제 2 자장 전압(Vm1, Vm2)을 공급함으로써 각 태양전지 셀(120)에 제 1 방향으로 전장을 형성함과 동시에 태양전지 패널(100)에 제 2 방향으로 자장을 형성한다.The first and second electric field voltages Ve1 and Ve2 are supplied to the electric field forming means using the voltage stored in the
이에 따라, 본 발명의 제 3 실시 예는 상술한 실시 예들과 마찬가지로 홀 효과를 통해 태양전지 셀(120)의 PN 접합부 또는 PIN 접합부에서 생성된 전자-정공쌍의 분리를 가속시켜 제 1 및 제 2 전극(124, 126)에 수집되는 전자 및 정공의 밀도를 증가시킴으로써 태양전지 셀(120)의 광전변환 효율을 향상시키게 된다.Accordingly, the third embodiment of the present invention accelerates the separation of the electron-hole pairs generated in the PN junction or the PIN junction of the
한편, 본 발명의 제 3 실시 예에 따른 태양광 발전 시스템은 전장 형성수단 및 자장 형성수단(300) 각각의 구동에 따른 축전지(410)의 전력소모를 방지하기 위 하여, 도 16에 도시된 바와 같이, 태양전지 패널(100)에 설치된 적어도 하나의 보조 태양전지 셀(820)을 더 포함하여 구성될 수 있다.In order to prevent the power consumption of the
보조 태양전지 셀(820)은 상술한 태양전지 셀(120)과 동일하게 보조 반도체층(522); 제 1 보조 전극(524); 및 제 2 보조 전극(526)을 포함하여 구성되므로, 이들에 대한 상세한 설명은 상술한 설명으로 대신하기로 한다.The auxiliary
이에 따라, 도 14에 도시된 전원 제어부(430)는 축전지(410)로부터의 제 1 및 제 2 충전 전압(+, -)을 이용하지 않고, 제 8 및 제 9 전원 배선(822, 824)을 통해 보조 태양전지 셀(820)로부터 공급되는 제 1 및 제 2 보조 발전 전압을 이용하여 제 1 및 제 2 전장 전압(Ve1, Ve2)과 제 1 및 제 2 자장 전압(Vm1, Vm2) 각각을 생성할 수 있다. 마찬가지로, 도 16에 도시된 전원 생성부(432)는 축전지(410)로부터의 제 1 및 제 2 충전 전압(+, -)을 이용하지 않고, 제 8 및 제 9 전원 배선(822, 824)을 통해 보조 태양전지 셀(820)로부터 공급되는 제 1 보조 발전 전압을 이용하여 펄스 형태의 제 1 전장 전압(Ve1)과 제 1 자장 전압(Vm1) 각각을 생성할 수 있다.14 does not use the first and second charging voltages (+, -) from the
이에 따라, 본 발명의 제 3 실시 예는 보조 태양전지 셀(820)로부터 생성되는 보조 발전 전압을 이용하여 전장 형성수단 및 자장 형성수단(300) 각각의 구동에 필요한 전압을 생성함으로써 축전지(410)의 전력소모를 더욱 최소화할 수 있다.Accordingly, in the third embodiment of the present invention, the auxiliary power generation voltage generated from the auxiliary
한편, 본 발명의 제 3 실시 예에 따른 태양광 발전 시스템에 있어서, 전장 형성수단의 제 1 및 제 2 전장 전극 각각은 각 태양전지 셀에 형성되었으나, 이에 한정되지 않고 상술한 본 발명의 제 1 실시 예에서와 같이 기판의 양 가장자리에 형성되거나, 각 태양전지 셀 사이마다 형성될 수 있다.On the other hand, in the solar power generation system according to the third embodiment of the present invention, each of the first and second electrical electrodes of the electric field forming means is formed in each solar cell, but the invention is not limited thereto. And may be formed on both edges of the substrate as in the embodiment, or may be formed between each solar cell.
다른 한편, 본 발명의 제 1 및 제 2 실시 예에 따른 태양광 발전 시스템 각각에 있어서, 제 1 및 제 2 자석 어레이를 이용하여 자장을 형성하였으나, 이에 한정되지 않고, 제 1 및 제 2 자석 어레이 대신에 상술한 제 3 실시 예에서와 같이 코일을 이용하여 자장을 형성할 수 있다.On the other hand, in each of the solar power generation systems according to the first and second embodiments of the present invention, the magnetic field is formed using the first and second magnet arrays, but the present invention is not limited thereto, Instead, the magnetic field can be formed by using the coil as in the third embodiment described above.
본 발명이 속하는 기술분야의 당업자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로, 이상에서 기술한 실시 예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 본 발명의 범위는 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.It will be understood by those skilled in the art that the present invention may be embodied in other specific forms without departing from the spirit or essential characteristics thereof. It is therefore to be understood that the above-described embodiments are illustrative in all aspects and not restrictive. It is intended that the present invention covers the modifications and variations of this invention provided they come within the scope of the appended claims and their equivalents. .
도 1은 본 발명의 제 1 실시 예에 따른 태양광 발전 시스템을 설명하기 위한 도면이고;FIG. 1 is a view for explaining a photovoltaic power generation system according to a first embodiment of the present invention; FIG.
도 2는 도 1에 도시된 태양전지 패널을 설명하기 위한 단면도이고;FIG. 2 is a cross-sectional view illustrating the solar cell panel shown in FIG. 1; FIG.
도 3은 도 1에 도시된 전원 관리부를 설명하기 위한 블록도이고;3 is a block diagram illustrating the power management unit shown in FIG. 1;
도 4는 도 3에 도시된 전원 제어부를 설명하기 위한 블록도이고;4 is a block diagram illustrating the power control unit shown in FIG. 3;
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 전장 및 자장에 의한 전자 및 정공의 이동 방향을 설명하기 위한 도면이고;5 is a view for explaining the direction of movement of electrons and holes according to an electric field and a magnetic field according to an embodiment of the present invention;
도 6은 도 1에 도시된 태양전지 패널의 다른 실시 예를 설명하기 위한 단면도이고;6 is a cross-sectional view illustrating another embodiment of the solar cell panel shown in FIG. 1;
도 7은 본 발명의 제 2 실시 예에 따른 태양광 발전 시스템을 설명하기 위한 도면이고;FIG. 7 is a view for explaining a photovoltaic power generation system according to a second embodiment of the present invention; FIG.
도 8은 도 7에 도시된 태양전지 패널을 설명하기 위한 사시도이고;FIG. 8 is a perspective view for explaining the solar cell panel shown in FIG. 7; FIG.
도 9는 도 8에 도시된 A-A'선을 따라 절단한 태양전지 패널의 일 실시 예를 나타내는 단면도이고;9 is a sectional view showing an embodiment of a solar cell panel cut along the line A-A 'shown in FIG. 8;
도 10은 도 7에 도시된 태양전지 패널의 다른 실시 예를 설명하기 위한 단면도이고;10 is a sectional view for explaining another embodiment of the solar cell panel shown in FIG. 7;
도 11은 도 8에 도시된 A-A'선을 따라 절단한 태양전지 패널의 다른 실시 예를 나타내는 단면도이고;11 is a cross-sectional view showing another embodiment of a solar cell panel cut along a line A-A 'shown in FIG. 8;
도 12는 도 8에 도시된 A-A'선을 따라 절단한 태양전지 패널의 또 다른 실시 예를 나타내는 단면도이고;12 is a cross-sectional view showing still another embodiment of a solar cell panel cut along a line A-A 'shown in FIG. 8;
도 13은 본 발명의 제 3 실시 예에 따른 태양광 발전 시스템을 설명하기 위한 도면이고;13 is a view for explaining a photovoltaic power generation system according to a third embodiment of the present invention;
도 14는 도 13에 도시된 전원 제어부의 일 실시 예를 설명하기 위한 블록도이고;FIG. 14 is a block diagram for explaining an embodiment of the power control unit shown in FIG. 13; FIG.
도 15는 도 13에 도시된 전원 제어부의 다른 실시 예를 설명하기 위한 블록도이고; 및FIG. 15 is a block diagram for explaining another embodiment of the power control unit shown in FIG. 13; FIG. And
도 16은 본 발명의 제 3 실시 예에 따른 태양광 발전 시스템에 있어서, 태양전지 패널의 다른 실시 예를 설명하기 위한 도면이다.16 is a view for explaining another embodiment of the solar cell panel in the solar power generation system according to the third embodiment of the present invention.
< 도면의 주요 부분에 대한 부호설명 >Description of the Related Art [0002]
100: 태양전지 패널 110: 기판100: solar cell panel 110: substrate
120: 태양전지 셀 122: 반도체층120: solar cell 122: semiconductor layer
124: 제 1 전극 126: 제 2 전극124: first electrode 126: second electrode
200: 전장 형성수단 210: 제 1 전장 전극200: electric field forming means 210: first electric field electrode
220: 제 2 전장 전극 300: 자장 형성수단220: second electric field electrode 300: magnetic field forming means
310: 제 1 자석 어레이 320: 제 2 자석 어레이310: first magnet array 320: second magnet array
400: 전원 관리부400: Power management unit
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