KR101559353B1 - 내구성이 향상된 옥외용 태양광 집광 렌즈 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 내구성이 향상된 옥외용 태양광 집광 렌즈에 관한 것으로, 태양 광을 모아 태양 전지로 전달하는 집광 렌즈와, 상기 집광 렌즈 위에 덮어 씌워져 유지 성분이 집광 렌즈 표면에 부착됨을 방지하고 집광 렌즈가 시간이 지남에 따라 황색으로 변화됨을 방지하는 오염 방지 부재로 이루어지고, 상기 오염 방지 부재는 불소(PVDF) 수지로 이루어짐이 바람직하다. 이러한 구조로 이루어진 본 발명은 집광 렌즈 위에 덮어 씌워진 오염 방지 부재가 오염 방지 기능을 통해서 유지 성분이 집광 렌즈 표면에 부착됨을 어렵게 하여 옥외 설치된 집광 렌즈의 내후성을 증대시킬 수 있다. 또한, 불소 수지로 이루어진 오염 방지 부재는 집광 렌즈가 시간이 경과 됨에 따라 황색으로 변화됨을 방지하여 집광 렌즈의 내구성을 증대시킬 수 있다.
Description
본 발명은 내구성이 향상된 옥외용 태양광 집광 렌즈에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 집광 렌즈 위에 오염물을 방지할 수 있는 부재를 도포하고, 오염물 방지 부재 위에 반사 방지 부재를 코팅하여 태양광 집광 렌즈의 내구성을 향상시킨 내구성이 향상된 옥외용 태양광 집광 렌즈에 관한 것이다.
일반적으로 태양 전지 모듈에는 태양 광을 모아 태양 전지로 입사시키는 집광 렌즈가 장착된다.
이때, 옥외 설치된 태양 전지 모듈에 갖추어진 집광 렌즈에는 시간이 지남에 따라 집광 렌즈 표면에 유지 성분이 부착되어 태양 전지의 발전 성능이 떨어진다는 문제점이 있었고, 집광 렌즈가 시간이 지남에 따라 황색으로 변하여 집광 능력이 떨어진다는 문제점이 있었다.
또한, 통상적으로 상기 집광 렌즈 위에는 태양 광이 반사됨을 줄이기 위해 반사 방지 부재가 코팅되는데, 상기 반사 방지 부재 표면에는 정전기로 인하여 먼지가 내려앉아 주기적으로 태양 전지 모듈의 표면을 유지 보수해야 한다는 문제점이 있었다.
공개 특허 공보 10-2014-0109546은 태양 전지의 최외각면(태양 빛을 받아들이는 면)에 적용 가능한 투명 기판으로서 그 표면상에 중간막, 투명 도전막, 및 하나 이상의 보호막을 순차적으로 포함하는 다층 코팅을 가짐으로써, 투명 도전막의 투과율을 증대시키고, 불순물 확산을 방지하여, 내구성을 증대시켰다.
또한, 등록 특허 공보 10-1133252는 실리콘계 태양 전지에 Mn이 도핑된 AIN계 투명 형광체 박막층을 형성하고, 반사 방지막으로 활용함으로써, 자외선 차단에 의한 태양 전지 셀의 내구성을 향상시켰고, 형광체 박막층에서 발산하는 550nm~650nm 파장의 빛에 의해서 태양 전지 효율을 더욱 증대시켰다.
이에 본 발명은 상기 문제점을 해결하기 위하여 집광 렌즈 표면에 유지 성분이 부착되어 태양 전지의 발전 성능이 떨어짐을 방지하고, 집광 렌즈 표면이 시간이 지남에 따라 황색으로 변하여 집광 능력이 떨어짐을 방지할 수 있는 내구성이 향상된 옥외용 태양광 집광 렌즈를 제공하는데 본 발명의 목적이 있다.
또한, 본 발명은 반사 방지 부재 표면에 정전기로 인하여 먼지가 내려앉음을 최소화하여 태양 전지 모듈의 유지 보수 비용을 저감시킬 수 있는 내구성이 향상된 옥외용 태양광 집광 렌즈를 제공하는데 본 발명의 또 다른 목적이 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은 태양 광을 모아 태양 전지로 전달하는 집광 렌즈와, 상기 집광 렌즈 위에 덮어 씌워져 유지 성분이 집광 렌즈 표면에 부착됨을 방지하고 집광 렌즈가 시간이 지남에 따라 황색으로 변화됨을 방지하는 오염 방지 부재로 이루어지고, 상기 오염 방지 부재는 불소(PVDF) 수지로 이루어짐이 바람직하다. 이러한 구조로 이루어진 본 발명은 집광 렌즈 위에 덮어 씌워진 오염 방지 부재가 오염 방지 기능을 통해서 유지 성분이 집광 렌즈 표면에 부착됨을 방지하여 옥외 설치된 집광 렌즈의 내후성을 증대시킬 수 있다. 또한, 불소 수지로 이루어진 오염 방지 부재는 집광 렌즈가 시간이 경과 됨에 따라 황색으로 변화됨을 방지하여 집광 렌즈의 내구성을 증대시킬 수 있다.
이러한 구조로 이루어진 본 발명에 따른 내구성이 향상된 옥외용 태양광 집광 렌즈는 집광 렌즈 위에 오염물을 방지할 수 있는 불소 수지를 덮어씌워 집광 렌즈 표면에 유지 성분이 부착되어 태양 전지의 발전 성능이 떨어짐을 방지할 수 있고, 집광 렌즈 표면이 시간이 지남에 따라 황색으로 변하여 집광 능력이 떨어짐을 방지할 수 있다.
따라서, 본 발명은 집광 렌즈의 수명을 증대시키고, 옥외에 설치된 태양 광 모듈의 내구성을 증대시킬 수 있다.
또한, 본 발명은 반사 방지 부재에 계면 활성제를 혼입함으로써, 반사 방지 부재 표면에 정전기로 인하여 먼지가 내려앉음을 최소화시킬 수 있고, 결과적으로 태양 전지 모듈의 유지 보수 비용을 줄임과 더불어 집광 렌즈의 내구성을 증대시킬 수 있다.
도면 1은 집광 렌즈 위에 불소(PVDF) 수지가 코팅된 상태를 도시한 도면,
도면 2는 불소 수지 위에 반사 방지 부재가 코팅된 상태를 도시한 도면,
도면 3은 반사 방지 부재 내부에 계면 활성제가 첨가된 상태를 도시한 도면,
도면 4와 도면 5는 집광 렌즈 하부에 커버와 태양 전지 및 백 시트가 순차적으로 적층 된 상태를 도시한 도면,
도면 6은 태양 전지의 종단면도,
도면 2는 불소 수지 위에 반사 방지 부재가 코팅된 상태를 도시한 도면,
도면 3은 반사 방지 부재 내부에 계면 활성제가 첨가된 상태를 도시한 도면,
도면 4와 도면 5는 집광 렌즈 하부에 커버와 태양 전지 및 백 시트가 순차적으로 적층 된 상태를 도시한 도면,
도면 6은 태양 전지의 종단면도,
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 자세히 설명한다.
본 발명에 따른 내구성이 향상된 옥외용 태양광 집광 렌즈는 도면 1에 도시한 바와 같이, 태양 광을 모아 태양 전지(6)로 전달하는 집광 렌즈(1)와, 상기 집광 렌즈(1) 위에 덮어 씌워져 유지 성분이 집광 렌즈(1) 표면에 부착됨을 방지하고 집광 렌즈(1)가 시간이 경과됨에 따라 황색으로 변화됨을 방지하는 오염 방지 부재로 이루어지고, 상기 오염 방지 부재는 불소(PVDF) 수지(3)로 이루어짐이 바람직하다.
상기 불소(PVDF) 수지(3)는 방오 기능을 통해 유지 성분이 집광 렌즈(1) 표면에 부착됨을 방지함으로써 옥외에서 집광 렌즈(1)의 내후성을 증대시킬 수 있다.
상기 오염 방지 부재 위에는 도면 2에 도시한 바와 같이, 태양 광이 반사됨을 억제하는 반사 방지 부재(2)가 덮어 씌워지고, 상기 반사 방지 부재(2)는 산화인듐(ITO)이거나 산화안티몬(ATO), 산화주석(SnO2), 또는 산화지르코늄(ZrO2)으로 이루어질 수 있다.
상기 반사 방지 부재(2)는 반사를 저하시켜 집광 렌즈(1)의 광 투과율을 증가시켰고, 결과적으로 태양 전지(6)로 전달되는 광량을 증대시킴으로써 태양 전지(6)의 발전량을 증대시킬 수 있다.
또한, 상기 반사 방지 부재(2)에는 도면 3에 도시한 바와 같이, 반사 방지 부재(2)의 표면에서 발생 되는 정전기를 방지하여 반사 방지 부재(2) 위에 먼지가 내려앉음을 방지하는 계면 활성제(4)가 한데 섞여 들어가는데, 상기 계면 활성제(4)는 반사 방지 부재(2)에 반사 방지 부재(2)의 0.05중량% 내지 1중량%가 포함됨이 바람직하다.
상기 계면 활성제(4)는 옥외에서 반사 방지 부재(2) 위에 먼지가 내려앉음을 방지하여 태양 전지 모듈의 유지 보수 비용을 저감시킬 수 있고, 집광 렌즈(1)의 내구성을 증대시킬 수 있다.
상기 집광 렌즈(1)는 아크릴로 이루어짐이 바람직하고, 상기 집광 렌즈(1) 하부에는 태양 광을 이용하여 전기를 생산하는 태양 전지(6)가 갖추어지며, 상기 집광 렌즈(1)를 마주보는 태양 전지(6)의 윗면에는 도면 4와 도면 5에 도시한 바와 같이, 커버(5)가 덮어 씌워져 태양 전지(6)의 내후성을 증대시킨다.
상기 커버(5)는 글라스(Glass)이거나 ETFE(Ethylenetetrafluoroethylene) Film 또는 불소(PVDF) 코팅(Coating)으로 이루어질 수 있다.
한편, 상기 태양 전지(6)는 도면 6에 도시한 바와 같이, 입사되는 태양광을 굴절 및 반사시키기 위해 아래 면이 표면 조직화(Texturing)된 제 1 TCO층(8)(Transparent Conductive Oxide)과, 상기 제 1 TCO층(8)의 아랫면에 배치된 상태에서 입사된 태양 광을 전기 에너지로 변환하는 a-Si층(9)(amorphous-Silicon), 상기 a-Si층(9)의 아랫면에 배치되고 태양광을 굴절 및 반사하여 가두기 위해 윗면이 표면 조직화된 제 2 TCO층(11)(Transparent Conductive Oxide), 및 상기 제 2 TCO층(11)의 아랫면에 배치된 상태에서 태양 전지(6)에서 발생한 광기전력을 외부 인출하기 위한 실버(Silver)층(12)이 형성되고, 상기 a-Si층(9)의 중간에는 a-Si층(9)의 내부에서 태양 광이 반사되도록 중간 반사층 역할을 하는 c-Si핀(Crystal-Silicon Pin)층(10)이 갖추어지며, 상기 태양 전지(6)의 후면에는 태양 광의 반사나 유출을 줄임과 동시에 라이트 트래핑(Light Trapping)을 위한 백 시트(7)(Back Sheet)가 부착된다.
또한, 상기 백 시트(7)에는 태양 광이 반사되거나 유출되는 것을 방지하기 위해 표면 조직화(Texturing)된 TCO(Transparent Conductive Oxide)층이 갖추어져 거친 면을 통해 태양 광이 굴절되고 그 경로가 연장되어 태양 전지(6)에 빛을 가둔다.
이러한 구조로 이루어진 본 발명에 따른 내구성이 향상된 옥외용 태양광 집광 렌즈는 집광 렌즈(1) 위에 오염물을 방지할 수 있는 불소 수지(3)를 덮어씌워 집광 렌즈(1) 표면에 유지 성분이 부착되어 태양 전지(6)의 발전 성능이 떨어짐을 방지할 수 있고, 집광 렌즈(1) 표면이 시간이 지남에 따라 황색으로 변하여 집광 능력이 떨어짐을 방지할 수 있다.
따라서, 본 발명은 집광 렌즈(1)의 수명을 증대시키고, 옥외에 설치된 태양 전지 모듈의 내구성을 증대시킬 수 있다.
또한, 본 발명은 반사 방지 부재(2)에 계면 활성제(4)를 혼입함으로써, 반사 방지 부재(2) 표면에 정전기로 인하여 먼지가 내려앉음을 최소화할 수 있고, 결과적으로 태양 전지 모듈의 유지 보수 비용을 줄임과 더불어 집광 렌즈(1)의 내구성을 증대시킬 수 있다.
1. 집광 렌즈 2. 반사 방지 부재
3. 불소 수지 4. 계면 활성제
5. 커버 6. 태양 전지
7. 백 시트 8. 제 1 TCO층
9. a-Si층 10. c-Si핀층
11. 제 2 TCO층 12. 실버층
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11. 제 2 TCO층 12. 실버층
Claims (6)
- 태양 광을 모아 태양 전지(6)로 전달하는 집광 렌즈(1)와;
상기 집광 렌즈(1) 위에 덮어 씌워져 유지 성분이 집광 렌즈(1) 표면에 부착됨을 방지하고 집광 렌즈(1)가 시간이 경과됨에 따라 황색으로 변화됨을 방지하는 오염 방지 부재로 이루어지고,
상기 오염 방지 부재는 불소(PVDF) 수지(3)이며,
상기 오염 방지 부재 위에는 태양 광이 반사됨을 억제하는 반사 방지 부재(2)가 덮어 씌워지고,
상기 반사 방지 부재(2)는 산화인듐(ITO)이거나 산화안티몬(ATO), 산화주석(SnO2), 또는 산화지르코늄(ZrO2)이며,
상기 반사 방지 부재(2)에는 반사 방지 부재(2)의 표면에서 발생 되는 정전기를 방지하여 반사 방지 부재(2) 위에 먼지가 내려앉음을 방지하는 계면 활성제(4)가 한데 섞여 들어간 것이고,
상기 계면 활성제(4)는 반사 방지 부재(2)에 반사 방지 부재(2)의 0.05중량% 내지 1중량%가 포함되며,
상기 집광 렌즈(1)는 아크릴이고,
상기 집광 렌즈(1) 하부에는 태양 광을 이용하여 전기를 생산하는 태양 전지(6)가 갖추어지며,
상기 집광 렌즈(1)를 마주보는 태양 전지(6)의 윗면에는 커버(5)가 덮어 씌워져 태양 전지(6)의 내후성을 증대시키고,
상기 커버(5)는 글라스(Glass)이거나 ETFE Film 또는 불소(PVDF) 코팅(Coating)인 것이며,
상기 태양 전지(6)는 입사되는 태양광을 굴절 및 반사시키기 위해 아래 면이 표면 조직화(Texturing)된 제 1 TCO층(8)(Transparent Conductive Oxide)과,
상기 제 1 TCO층(8)의 아랫면에 배치된 상태에서 입사된 태양 광을 전기 에너지로 변환하는 a-Si층(9)(amorphous-Silicon),
상기 a-Si층(9)의 아랫면에 배치되고 태양광을 굴절 및 반사하여 가두기 위해 윗면이 표면 조직화된 제 2 TCO층(11)(Transparent Conductive Oxide),
및 상기 제 2 TCO층(11)의 아랫면에 배치된 상태에서 태양 전지(6)에서 발생한 광기전력을 외부 인출하기 위한 실버(Silver)층(12)이 형성되고,
상기 a-Si층(9)의 중간에는 a-Si층(9)의 내부에서 태양 광이 반사되도록 중간 반사층 역할을 하는 c-Si핀(Crystal-Silicon Pin)층(10)이 갖추어지며,
상기 태양 전지(6)의 후면에는 태양 광의 반사나 유출을 줄임과 동시에 라이트 트래핑(Light Trapping)을 위한 백 시트(7)(Back Sheet)가 부착되며,
상기 백 시트(7)에는 태양광이 반사되거나 유출되는 것을 방지하기 위해 표면 조직화(Texturing)된 TCO(Transparent Conductive Oxide)층이 갖추어져 거친 면을 통해 태양광이 굴절되고 그 경로가 연장되어 태양 전지(6)에 빛을 가두는 것을 특징으로 하는 내구성이 향상된 옥외용 태양광 집광 렌즈.
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Cited By (1)
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KR101645534B1 (ko) * | 2016-03-29 | 2016-08-08 | (주) 비제이파워 | 내구성이 향상된 옥외용 태양 전지 모듈 |
Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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JP2004311704A (ja) * | 2003-04-07 | 2004-11-04 | Kanegafuchi Chem Ind Co Ltd | 薄膜光電変換装置用基板及びそれを用いた薄膜光電変換装置 |
-
2014
- 2014-09-29 KR KR1020140130279A patent/KR101559353B1/ko active IP Right Grant
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