KR101535125B1 - 건물 일체형 태양광 발전 시스템용 태양전지 블록 구조체 및 이를 구비하는 건물 일체형 태양광 발전 시스템 - Google Patents

건물 일체형 태양광 발전 시스템용 태양전지 블록 구조체 및 이를 구비하는 건물 일체형 태양광 발전 시스템 Download PDF

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Abstract

본 발명은 본 발명은 필름 형태를 갖는 복수의 플렉시블 태양전지와, 건물의 외면에 부착되며 상기 복수의 플렉시블 태양전지를 지지하는 합성 수지 재질의 레진 블록을 포함하고, 상기 레진 블록은, 상기 건물의 외면에 부착되는 후방 부착면과, 상기 후방 부착면의 전방에 형성되며 상기 복수의 플렉시블 태양전지가 각각 부착되는 경사면을 제공하는 복수의 경사 지지부를 포함하는 것을 특징으로 하는 건물 일체형 태양광 발전 시스템용 태양전지 블록 구조체 및 이를 구비하는 건물 일체형 태양광 발전 시스템을 개시한다.

Description

건물 일체형 태양광 발전 시스템용 태양전지 블록 구조체 및 이를 구비하는 건물 일체형 태양광 발전 시스템 {SOLARCELL BLOCK AND BUILDING INTEGRATED PHOTOVOLTAIC SYSTEM HAVING THE SAME}
본 발명은 건물 일체형 태양광 발전 시스템에 적용되는 태양전지 블록 구조체에 관한 것이다.
태양광 발전이라 함은 태양 전지에 의하여 태양광을 전력으로 변환하는 발전 방식을 말하며, 일반적으로 태양광 발전 시스템은 평지나 임야 등에 태양전지 모듈과 인버터 등의 전력기기를 설치한 구성을 가진다.
이와 같이 태양전지 모듈의 설치 공간을 마련하기 위해 임야를 깎아 내거나 농지를 변경하는 대신에 건물의 지붕이나 유리창 등에 태양전지를 설치한 시스템이 제안되었으며, 이는 소위 건물 일체형 태양광 발전 시스템(Building Integrated Photovoltaic System: BIPV System)으로 지칭된다. 이러한 건물 일체형 태양광 발전 시스템은 태양광 발전기술을 건축물에 접목하여 태양전지 모듈 자체가 건물 외장재로서 기존의 건축물의 마감재를 대체하면서 전기를 발전하는 시스템으로 정의될 수 있다.
기존의 건물 일체형 태양광 발전 시스템의 경우 결정질 실리콘을 이용한 창문형 구조가 주를 이루었으나, 이러한 구조의 경우 설치 각도상 태양광의 입사량이 많지 않으므로 효율적인 발전이 어려운 문제가 있다. 또한 여기에 사용되는 투광성 셀은 발전 효율이 기대에 미치지 못하여 투자비 대비 발전량이 미미하고, 신규 건물에만 적용 가능하여 기존에 태양광 발전 시스템이 적용되지 않은 건물에 적용할 경우 설치비가 상승하는 문제가 있다.
공개특허공보 제10-2009-0050527호 (2009.05.20)
본 발명은 상기와 같은 점을 감안하여 안출된 것으로서, 플렉시블 태양전지 와 레진 블록을 포함하는 태양전지 블록 구조체를 활용하여 안전성 및 효율성이 향상된 건물 일체형 태양광 발전 시스템을 구현하기 위한 것이다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기한 과제를 실현하기 위해 본 발명은 필름 형태를 갖는 복수의 플렉시블 태양전지와, 건물의 외면에 부착되며 상기 복수의 플렉시블 태양전지를 지지하는 합성 수지 재질의 레진 블록을 포함하고, 상기 레진 블록은, 상기 건물의 외면에 부착되는 후방 부착면과, 상기 후방 부착면의 전방에 형성되며 상기 복수의 플렉시블 태양전지가 각각 부착되는 경사면을 제공하는 복수의 경사 지지부를 포함하는 것을 특징으로 하는 건물 일체형 태양광 발전 시스템용 태양전지 블록 구조체 및 이를 구비하는 건물 일체형 태양광 발전 시스템을 개시한다.
본 발명의 태양전지 블록 구조체에 따르면, 상기 후방 부착면은 접착제에 의해 건물에 접착되고, 상기 플렉시블 태양전지는 상기 경사 지지부의 경사면에 접착제에 의해 접착될 수 있다.
본 발명의 태양전지 블록 구조체에 따르면, 상기 레진 블록에는 상기 경사면의 후면과 상기 후방 부착면 사이에 빈 공간을 형성하는 측벽이 구비될 수 있다.
본 발명의 태양전지 블록 구조체에 따르면, 상기 각 경사 지지부는 후방 구조 사이에 빈 공간이 형성된 형태를 가질 수 있다.
본 발명의 태양전지 블록 구조체에 따르면, 상기 측벽의 후면은 상기 후방 부착면을 이루도록 구성될 수 있다.
본 발명의 태양전지 블록 구조체에 따르면, 상기 레진 블록의 상부에는 상기 후방 부착면으로부터 연장된 보조 부착면이 형성될 수 있다.
본 발명의 태양전지 블록 구조체에 따르면, 상기 후방 부착면은 상기 빈 공간을 덮도록 형성되는 평면의 형태를 가질 수 있다.
본 발명의 태양전지 블록 구조체에 따르면, 상기 레진 블록은 일체형 구조를 갖도록 사출 성형에 의해 형성 가능하다.
상기와 같은 구성의 본 발명에 의하면, 플렉시블 태양전지와 이를 지지하는 일체형 레진 블록을 포함하는 태양전지 블록 구조체를 통해 건물 일체형 태양광 발전 시스템의 안정성을 향상시킬 수 있으며, 레진 블록의 경사 지지부 구조를 통해 발전 효율을 향상시키는 이점이 있다.
또한 본 발명에 따르면, 접착제를 이용하여 태양전지 블록 구조체를 설치하므로 설치의 용이성 및 신속성을 향상시킬 수 있으며, 창문을 가리지 않으므로 공간 활용률을 향상시키는 장점이 있다.
도 1은 본 발명과 관련된 건물 일체형 태양광 발전 시스템을 나타내는 개념도.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 태양전지 블록 구조체의 전방 사시도.
도 3은 도 2에 도시된 레진 블록의 전방 사시도.
도 4는 도 2에 도시된 태양전지 블록 구조체의 후방 사시도.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 태양전지 블록 구조체의 후방 사시도.
이하, 본 발명과 관련된 건물 일체형 태양광 발전 시스템용 태양전지 블록 구조체 및 이를 구비하는 건물 일체형 태양광 발전 시스템에 대하여 도면을 참조하여 보다 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명과 관련된 건물 일체형 태양광 발전 시스템을 나타내는 개념도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명과 관련된 건물 일체형 태양광 발전 시스템은 건물(10)의 외면(11)에 부착되는 태양전지 블록 구조체(100)을 이용하여 이루어진다. 여기서 건물(10)의 외면(11)이라 함은 창문(12)이나 출입구 등을 제외하고 건물(10)의 외부로 노출된 면을 지칭한다. 이와 같은 건물(10)의 외면(11)은 건물(10)의 외벽뿐만 아니라 옥상, 지붕 등을 포괄하는 개념이라 할 것이다.
본 발명의 태양전지 블록 구조체(100)는 건물의 창문이 아닌 외면에 부착되는 것으로서, 신규 건물뿐 아니라 태양광 발전 시스템이 적용되지 않은 기존 건물에도 용이하게 적용 가능한 이점이 있다. 도 1의 도시와 같이 건물 일체형 태양광 발전 시스템은 복수의 태양전지 블록 구조체(100)를 건물(10)의 외면(11), 예를 들어 창문(12) 사이의 공간에 부착한 형태로 구현될 수 있다.
태양전지 블록 구조체(100)와 전기적으로 연결되는 인버터 등의 전력 기기는 건물의 내부에 설치될 수 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 태양전지 블록 구조체의 전방 사시도이다. 그리고, 도 3은 도 2에 도시된 레진 블록의 전방 사시도이며, 도 4는 도 2에 도시된 태양전지 블록 구조체의 후방 사시도이다.
도 2 내지 4를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 태양전지 블록 구조체는 복수의 플렉시블 태양전지와 이들을 지지하는 레진 블록을 포함하는 구성을 갖는다.
플렉시블 태양전지(110)는 필름 또는 박막의 형태로서 휘거나 구부러질 수 있게 유연한 형태를 갖는 태양전지를 말하며, GIGS 플렉시블 태양전지, CdTe 플렉시블 태양전지, DSSC 플렉시블 태양전지, 박막 Si 플렉시블 태양전지 등 다양한 형태의 플렉시블 태양전지를 사용할 수 있다.
이러한 플렉시블 태양전지(110)는 매우 가벼운 무게를 갖기 때문에 건물에 미치는 하중을 최소화할 수 있으며 강풍에도 강한 구조인바, 태양광 발전 시스템의 안전성을 향상시킬 수 있는 이점이 있다. 또한 변경 가능한 구조이기 때문에 다양한 형태의 지지면(또는 부착면)에 적용 가능한 이점이 있다.
레진 블록(120, resin block)은 건물(10)의 외면(11)에 부착되며, 단일 구조로서 복수의 플렉시블 태양전지(110)을 지지하는 기능을 한다. 레진 블록(120)은 태양전지 블록 구조체의 무게를 줄일 수 있도록 합성 수지 재질로 형성된다.
본 실시예에 따르면, 레질 블록(120)은 후방 부착면(121)과 복수의 경사 지지부(122)를 포함하는 구성을 갖는다.
후방 부착면(121, 도 4 참조)은 건물(10)의 외면(11)에 부착되는 구조로서, 접착제에 의해 건물(10)에 접착될 수 있다. 본 실시예의 경우 일정 폭(w)의 후방 부착면(121)이 레진 블록(120)의 외곽선(테두리)를 따라 형성된 구조를 예시하고 있다.
경사 지지부(122)는 후방 부착면(121)의 전방에 복수로 형성되며, 각 경사 지지부(122)는 복수의 플렉시블 태양전지(110)가 각각 부착되는 경사면(123)을 제공한다. 경사 지지부(122)는 레진 블록(120)의 상하 방향을 따라 복수로 형성되며, 각 경사 지지부(122)의 경사면(123)에는 복수의 셀이 일렬로 배열될 수 있다. 플렉시블 태양전지(110)는 경사면(123)에 접착제에 의해 접착된 구조를 가질 수 있다.
경사면(123)은 지면에 대해 30 내지 40도의 경사를 이루도록 형성 가능하며, 이와 같은 구성을 통해 태양전지(110)의 수광면이 지면에 대하여 경사진 자세를 이루도록 함으로써 발전 효율을 향상시킬 수 있다.
본 실시예의 경우 각 경사면(123)의 경사각이 일정한 각도를 이루는 구조를 예시하고 있으나, 경우에 따라 각 경사면(123)의 경사각을 달리 설정하는 것도 가능하다.
레진 블록(120)에는 경사면(123)의 후면(125)과 후방 부착면(121) 사이에 빈 공간(S)을 형성하는 측벽(124)이 구비될 수 있다. 이러한 측벽(124)은 레진 블록(120)의 테두리를 형성할 수 있으며, 이와 같이 레진 블록(120)의 내부에 빈 공간(S)을 형성함으로써 레진 블록(120)의 무게를 경량화시킬 수 있다. 경사 지지부(122)의 후방 구조 사이에도 빈 공간이 형성되도록 경사 지지부(122)를 형성함으로써 레진 블록(120)을 보다 경량화할 수 있다.
본 실시예는 측벽(124)의 후면이 후방 부착면(121)을 이루는 형태를 예시하고 있으며, 이와 같은 구조에 따라 일정 폭(w)의 후방 부착면(121)이 레진 블록(120)의 외곽을 따라 형성되게 된다.
레진 블록(120)의 상부에는 후방 부착면(121)으로부터 연장된 보조 부착면(126)이 형성될 수 있다. 보조 부착면(126)은 상부측 후방 부착면(122)으로부터 아래로 연장된 형태를 가질 수 있으며, 이는 레진 블록(120)의 상부에 걸리는 하중이 아래에 걸리는 하중보다 높은 것을 감안하여 상부측 부착 면적을 증가시키기 위함이다.
한편 본 실시예의 레진 블록(120)은 아래에 위치한 경사 지지부(122)의 경사면(123)이 그 위에 위치한 경사 지지부(122)의 경사면(123)보다 전방으로 돌출된 구조(즉, 계단 구조)를 갖는다. 이에 따라 레진 블록(120)의 좌우에 위치한 측벽(124)은 아래로 갈 수록 큰 폭을 갖도록 형성된다. 이와 같은 구조에 따르면, 태양광의 위치에 따라 아래에 위치한 경사면(120)에 부착된 태양전지(110)가 그 위에 위치한 경사 지지부(122)에 의해 가려지는 현상을 최소하하여 태양광선에 대한 노출 면적을 최대화할 수 있다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 태양전지 블록 구조체의 후방 사시도이다.
본 실시예의 태양전지 블록 구조체는 레진 블록(120)의 후방 부착면(121')을 제외하고 앞선 실시예와 동일한 구성을 가지며, 동일한 구성에 대한 설명은 앞선 실시예에 대한 설명에 갈음하기로 한다.
본 실시예에 따르면, 레진 블록(120)의 후방 부착면(121')은 측벽(124)에 의해 형성된 빈 공간을 덮도록 형성되는 평면의 형태를 갖는다. 이러한 구조를 통해 후방 부착면(121')의 면적을 증가시킬 수 있는바, 레진 블록(120)과 건물 외면(11) 사이의 접착력을 향상시킬 수 있다.
본 실시예의 후방 부착면(121')은 측벽(124)과 일체로 형성되거나 별도의 평판이 측벽(124)에 부착된 형태를 가질 수 있으며, 앞선 실시예의 보조 부착면(126)은 필요로 하지 않는다.
이상에서 설명한 레진 블록(120)은 일체형 구조를 갖도록 사출 성형에 의해 형성될 수 있으며, 사출 성형에 의해 제조된 레진 블록(120)을 현장으로 이송하여 건물(10)의 외면에 적용할 수 있다. 이와 같은 일체형 구조를 통해 풍하중에 대한 안정성을 증대시킬 수 있으며, 태양전지 블록 구조체(100)를 건물(10)의 외면에 접착제를 통해 부착함으로써 태양전지 블록 구조체(100) 내부로 강한 유동이 진입하지 못하도록 하였다.
또한 태양전지 블록 구조체(100) 설치시 드릴이나 볼트를 사용하지 않으므로 설치의 용이성 및 신속성을 향상시킬 수 있는 이점이 있다. 나아가 태양광 발전 시스템이 적용되지 않은 기존 건물에 용이하게 설치할 수 있어 기존 건물을 태양광 발전이 가능한 건물로 신속히 개조할 수 있는 이점이 있다. 또한 창문을 가리지 않는 구조이므로 공간 활용률이 뛰어난 장점이 있다.
이상에서 설명한 건물 일체형 태양광 발전 시스템용 태양전지 블록 구조체 및 이를 구비하는 건물 일체형 태양광 발전 시스템은 위에서 설명된 실시예의 구성과 방법에 한정되는 것이 아니라, 본 발명의 기술사상의 범위 내에서 당업자에 의해 다양한 변형이 이루어질 수 있다.

Claims (9)

  1. 필름 형태를 갖는 복수의 플렉시블 태양전지; 및
    건물의 외면에 부착되며, 상기 복수의 플렉시블 태양전지를 지지하는 합성 수지 재질의 레진 블록을 포함하고,
    상기 레진 블록은,
    상기 건물의 외면에 부착되는 후방 부착면; 및
    상기 후방 부착면의 전방에 형성되며, 상기 복수의 플렉시블 태양전지가 각각 부착되는 경사면을 제공하는 복수의 경사 지지부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 건물 일체형 태양광 발전 시스템용 태양전지 블록 구조체.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 후방 부착면은 접착제에 의해 건물에 접착되고,
    상기 플렉시블 태양전지는 상기 경사 지지부의 경사면에 접착제에 의해 접착되는 것을 특징으로 하는 건물 일체형 태양광 발전 시스템용 태양전지 블록 구조체.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 레진 블록에는 상기 경사면의 후면과 상기 후방 부착면 사이에 빈 공간을 형성하는 측벽이 구비되는 것을 특징으로 하는 건물 일체형 태양광 발전 시스템용 태양전지 블록 구조체.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 각 경사 지지부는 후방 구조 사이에 빈 공간이 형성된 형태를 갖는 것을 특징으로 하는 건물 일체형 태양광 발전 시스템용 태양전지 블록 구조체.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 측벽의 후면은 상기 후방 부착면을 이루는 것을 특징으로 하는 건물 일체형 태양광 발전 시스템용 태양전지 블록 구조체.
  6. 제3항에 있어서,
    상기 레진 블록의 상부에는 상기 후방 부착면으로부터 연장된 보조 부착면이 형성되는 것을 특징으로 하는 건물 일체형 태양광 발전 시스템용 태양전지 블록 구조체.
  7. 제3항에 있어서,
    상기 후방 부착면은 상기 빈 공간을 덮도록 형성되는 평면의 형태를 갖는 것을 특징으로 하는 건물 일체형 태양광 발전 시스템용 태양전지 블록 구조체.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 레진 블록은 일체형 구조를 갖도록 사출 성형에 의해 형성되는 것을 특징으로 하는 건물 일체형 태양광 발전 시스템용 태양전지 블록 구조체.
  9. 제1항 내지 제8항을 따르는 건물 일체형 태양광 발전 시스템용 태양전지 블록 구조체; 및
    상기 태양전지 블록 구조체의 플렉시블 태양전지에 전기적으로 연결되며, 상기 건물의 내부에 설치되는 전력기기를 포함하는 건물 일체형 태양광 발전 시스템.
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