KR101567081B1 - 태양광 발전장치 - Google Patents

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Abstract

태양광 발전장치가 개시된다. 태양광 발전장치는 태양전지 패널; 상기 태양전지 패널 아래에 배치되는 제 1 열방출 부재; 및 상기 제 1 열방출 부재 아래에 배치되는 제 2 열방출 부재를 포함한다. 태양광 발전장치는 이중으로 열을 방출하여, 효율적을 태양전지 패널을 냉각시키고, 향상된 발전 효율을 가진다.
태양전지, 열, 방출, 히트, 스프레드, 증발, 응축

Description

태양광 발전장치{SOLAR CELL APARATUS}
실시예는 태양광 발전장치에 관한 것이다.
광전 변환 효과를 이용하여 빛에너지를 전기 에너지로 변환하는 태양광 발전 모듈은 지구 환경의 보전에 기여하는 무공해 에너지를 얻는 수단으로 널리 사용되고 있다.
태양 전지의 광전 변환 효율이 개선됨에 따라, 태양광 발전 모듈을 구비한 많은 태양광 발전 시스템이 주거 용도로까지 설치되기에 이르렀다.
이러한 태양 전지는 열에 의해서 성능이 저하될 수 있고, 이러한 열을 효율적으로 방출하는 구조가 연구되고 있다.
실시예는 열을 효율적으로 방출하고, 온도 상승에 의한 발전 효율 저하를 방지하고, 높은 내구성을 가지는 태양광 발전장치를 제공하고자 한다.
일 실시예에 따른 태양광 발전장치는 태양전지 패널; 상기 태양전지 패널 아래에 배치되는 제 1 열방출 부재; 및 상기 제 1 열방출 부재 아래에 배치되는 제 2 열방출 부재를 포함한다.
일 실시예에 따른 태양광 발전장치는 태양전지 패널; 상기 태양전지 패널로부터 발생되는 열을 흡수하여 방출하는 제 1 열방출 부재; 및 상기 제 1 열방출 부재로부터 방출되는 열을 흡수하여 외부로 방출하는 제 2 열방출 부재를 포함한다.
실시예에 따른 태양광 발전장치는 제 1 열방출 부재 및 제 2 열방출 부재에 의해서, 열을 효율적으로 방출한다.
특히, 제 1 열방출 부재는 태양전지 패널과 대향하는 방열 플레이트 및 방열 플레이트로부터 제 2 열방출 부재를 향하여 연장되는 방열 핀들을 포함할 수 있다.
이에 따라서, 실시예에 따른 태양광 발전장치는 태양전지 패널로부터 발생되는 열을 효율적으로 제 2 열방출 부재에 전달할 수 있다.
또한, 제 1 열방출 부재는 제 2 열방출 부재를 통하지 않고, 공기의 순환을 통하여, 외부에 직접적으로 열을 방출할 수 있다.
또한, 제 2 열방출 부재는 냉매가 증발하는 증발부 및 증발된 냉매가 응측되는 응축부를 포함할 수 있다. 따라서, 상기 제 2 열방출 부재는 효율적으로 열을 방출할 수 있다.
이에 따라서, 실시예에 따른 태양광 발전장치는 온도 상승에 의한 발전 효율 저하를 방지하고, 내구성 감소를 방지한다.
실시 예의 설명에 있어서, 각 패널, 프레임, 플레이트, 부 또는 핀 등이 각 패널, 프레임, 플레이트, 부 또는 핀 등의 "상(on)"에 또는 "아래(under)"에 형성되는 것으로 기재되는 경우에 있어, "상(on)"과 "아래(under)"는 "직접(directly)" 또는 "다른 구성요소를 개재하여 (indirectly)" 형성되는 것을 모두 포함한다. 또한 각 구성요소의 상 또는 아래에 대한 기준은 도면을 기준으로 설명한다. 도면에서의 각 구성요소들의 크기는 설명을 위하여 과장될 수 있으며, 실제로 적용되는 크기를 의미하는 것은 아니다.
도 1은 실시예에 따른 태양전지 모듈을 도시한 분해 사시도이다. 도 2는 실시예에 따른 태양전지 모듈을 도시한 평면도이다. 도 3은 도 2에서 A-A`를 따라서 절단한 단면을 도시한 단면도이다. 도 는 B-B`를 따라서 절단한 단면을 도시한 단면도이다. 도 5 및 도 6은 태양전지 패널이 냉각되는 과정을 도시한 도면들이다.
도 1 내지 도 6을 참조하면, 실시예에 따른 태양전지 모듈은 태양전지 패널(100), 제 1 열방출 부재(200), 제 2 열방출 부재(300) 및 프레임(400)을 포함한다.
상기 태양전지 패널(100)은 태양광을 입사받아 전기에너지로 변환시킨다. 상기 태양전지 패널(100)은 다수 개의 태양전지 셀들을 포함할 수 있다. 또한, 상기 태양전지 패널(100)은 상기 태양전지 셀들을 덮는 완충층 및 보호유리를 더 포함할 수 있다.
상기 태양전지 셀들은 예를 들어, CIGS계 태양전지, 실리콘계열 태양전지 또는 염료 감응 태양전지일 수 있다.
상기 태양전지 패널(100)의 측면에 실링부재(110)가 배치된다. 상기 실링부재(110)는 상기 태양전지 패널(100)의 측면을 밀봉한다. 상기 실링부재(110)는 상기 태양전지 패널(100)의 측면을 통하여 이물질이 침투하는 것을 방지한다.
상기 실링부재(110)로 사용되는 물질의 예로서는 탄성이 있고, 내구성이 높은 수지 등을 들 수 있다.
상기 제 1 열방출 부재(200)는 상기 태양전지 패널(100) 아래에 배치된다. 상기 제 1 열방출 부재(200)는 상기 태양전지 패널(100)로부터 발생되는 열을 외부로 방출하거나, 상기 제 2 열방출 부재(300)로 전달한다.
상기 제 1 열방출 부재(200)는 상기 태양전지 패널(100)에 직접 접촉할 수 있다. 또한, 상기 제 1 열방출 부재(200)는 상기 제 2 열방출 부재(300)에 직접 접촉할 수 있다.
상기 제 1 열방출 부재(200)는 방열 플레이트(210) 및 다수 개의 방열 핀들(220)을 포함한다.
상기 방열 플레이트(210)는 상기 태양전지 패널(100)과 대향한다. 상기 방열 플레이트(210)는 상기 태양전지 패널(100)의 하면에 직접 접촉할 수 있다.
상기 방열 핀들(220)은 상기 방열 플레이트(210)로부터 연장된다. 더 자세하게, 상기 방열 핀들(220)은 상기 방열 플레이트(210)의 하면으로부터 상기 제 2 열방출 부재(300)를 향하여 연장된다.
상기 방열 핀들(220)은 상기 방열 플레이트(210)와 상기 제 2 열방출 부재(300)를 서로 이격시킨다. 상기 방열 핀들(220)은 상기 제 2 열방출 부재(300)와 직접 접촉할 수 있다.
상기 방열 플레이트(210) 및 상기 방열 핀들(220)은 일체로 형성된다. 상기 방열 플레이트(210) 및 상기 방열 핀들(220)로 사용되는 물질의 예로서는 알루미늄 또는 알루미늄 합금 등을 들 수 있다.
상기 태양전지 패널(100)로부터 발생되는 열은 상기 방열 플레이트(210) 및 상기 방열 핀들(220)에 의해서 외부 또는 상기 제 2 열방출 부재(300)로 방출된다.
상기 제 2 열방출 부재(300)는 상기 제 1 열방출 부재(200) 아래에 배치된다. 상기 제 2 열방출 부재(300)는 상기 제 1 열방출 부재(200)로부터 방출되는 열을 외부로 방출한다.
상기 제 2 열방출 부재(300)는 밀봉 용기(310), 냉매(320) 및 흡입부(330)를 포함한다.
상기 밀봉 용기(310)는 상기 냉매(320) 및 상기 흡입부(330)를 수용한다. 상기 밀봉 용기(310)는 외부로부터 밀봉되는 밀봉 영역을 가지며, 상기 냉매(320) 및 상기 흡입부(330)는 상기 밀봉 영역에 배치된다.
상기 밀봉 용기(310)는 도면에 한정되지 않고, 다양한 형성을 가질 수 있다. 상기 밀봉 용기(310)는 플레이트 형상을 가질 수 있고, 이와는 다르게, 파이프 형상을 가질 수 있다.
본 실시예에서는, 상기 밀봉 용기(310)는 내부가 빈 플레이트 형상을 가진다. 상기 밀봉 용기(310)는 제 1 분리부(311) 및 제 2 분리부(312)를 포함한다.
상기 제 1 분리부(311)는 상기 제 1 열방출 부재(200)에 인접하며, 상기 밀봉영역의 내부와 외부를 분리한다.
상기 제 2 분리부(312)는 상기 제 1 분리부(311)에 대향하며, 상기 제 1 열방출 부재(200)의 반대편에 위치한다. 상기 제 2 분리부(312)는 상기 밀봉 영역의 내부와 외부를 분리한다.
상기 밀봉 용기(310)는 높은 열전도율을 가지는 물질로 형성될 수 있다. 예를 들어, 상기 밀봉 용기(310)는 알루미늄 또는 알루미늄 합금으로 이루어질 수 있다. 더 자세하게, 상기 제 1 분리부(311) 및 상기 제 2 분리부(312)가 스테인레스, 텅스텐, 구리 또는 알루미늄 등으로 이루어질 수 있다.
상기 냉매(320)는 상기 밀봉 용기(310) 내에 수용된다. 상기 냉매(320)는 휘발성이 높은 액체이다. 상기 냉매(320)로 사용되는 물질의 예로서는 알콜 또는 아세톤 등을 들 수 있다.
상기 흡입부(330)는 상기 제 1 분리부(311)에 인접하여 배치된다. 즉, 상기 흡입부(330)는 상기 제 1 열방출 부재(200)에 인접하여 배치된다. 상기 흡입부(330)는 상기 제 1 분리부(311)에 접촉한다. 더 자세하게, 상기 흡입부(330)는 상기 제 1 분리부(311) 전체에 접촉될 수 있다.
상기 흡입부(330)는 다수 개의 기공들을 포함한다. 상기 흡입부(330)는 상기 냉매(320)를 모세관 현상에 의해서 용이하게 흡입한다. 상기 흡입부(330)는 높은 열 전도율을 가진다. 상기 흡입부(330)로 사용되는 물질의 예로서는 다공질 섬유 등을 들 수 있다.
도 6에 도시된 바와 같이, 상기 제 2 열방출 부재(300)는 증발부 및 응축부를 포함한다.
상기 증발부는 상기 제 1 분리부(311) 및 상기 흡입부(330)로 구성된다. 즉, 상기 냉매(320)는 액체상태로 상기 흡입부(330)에 의해서 흡입되고, 상기 제 1 분리부(311)를 통하여 흡수되는 열을 흡수하며 증발된다.
상기 증발된 냉매(320)는 상기 제 2 분리부(312)에서 응축된다. 이때, 상기 증발된 냉매(320)가 응축되면서 발생되는 열은 상기 제 2 분리부(312)를 통하여 외부로 방출된다.
여기서, 상기 제 2 분리부(312)는 상기 응축부를 구성한다.
상기 응축된 냉매(320)는 상기 밀폐 용기의 하부에 고이고, 상기 흡입부(330)에 의해서 흡수되어, 상부로 이동하고, 다시 증발된다.
이와 같은 방식으로, 상기 제 2 열방출 부재(300)는 상기 제 1 열방출 부재(200)로부터 열을 흡수하여 효율적으로 방출한다.
상기 프레임(400)은 상기 태양전지 패널(100), 상기 제 1 열방출 부재(200) 및 상기 제 2 열방출 부재(300)를 수용한다. 상기 프레임(400)은 상기 태양전지 패 널(100), 상기 제 1 열방출 부재(200) 및 상기 제 2 열방출 부재(300)의 주위를 둘러쌀 수 있다.
상기 프레임(400)은 금속으로 이루어질 수 있으며, 상기 프레임(400)으로 사용되는 물질의 예로서는 알루미늄 또는 알루미늄 합금 등을 들 수 있다.
상기 프레임(400)은 제 1 서포트부(410), 제 2 서포트부(420), 제 1 스페이서(421), 제 3 서포트부(430), 제 2 스페이서(431) 및 제 4 서포트부(440)를 포함한다.
상기 제 1 서포트부(410)는 상기 태양전지 패널(100), 상기 제 1 열방출 부재(200) 및 상기 제 2 열방출 부재(300)의 측면에 배치된다. 상기 제 1 서포트부(410) 및 상기 태양전지 패널(100)의 측면은 서로 이격된다.
상기 제 2 서포트부(420)는 상기 제 1 서포트부(410)의 상부 끝단으로부터 연장된다. 상기 제 2 서포트부(420)는 상기 태양전지 패널(100) 상에 배치된다. 상기 제 2 서포트부(420)는 상기 제 1 서포트부(410)로부터 절곡 또는 만곡되어 내측으로 연장된다.
상기 제 2 서포트부(420)는 상기 제 1 스페이서(421)를 통하여, 상기 태양전지 패널(100)의 상부를 지지한다.
상기 제 1 스페이서(421)는 상기 제 2 서포트부(420) 아래에 배치된다. 상기 제 1 스페이서(421)는 상기 제 2 서포트부(420) 및 상기 태양전지 패널(100) 사이에 개재된다. 상기 제 1 스페이서(421)는 상기 제 2 서포트부(420) 및 상기 태양전지 패널(100) 사이에 공간(425)을 제공한다.
상기 제 1 스페이서(421)는 상기 제 2 서포트부(420)와 일체로 형성될 수 있다.
상기 제 3 서포트부(430)는 상기 제 1 서포트부(410)로부터 내측으로 연장된다. 상기 제 3 서포트부(430)는 상기 제 1 서포트부(410)의 중간으로부터 연장된다. 상기 제 3 서포트부(430)는 상기 제 1 서포트부(410)와 수직으로 교차할 수 있다.
상기 제 3 서포트부(430)는 상기 태양전지 패널(100) 아래에 배치된다. 더 자세하게, 상기 제 3 서포트부(430)는 상기 방열 플레이트(210) 아래에 배치된다. 상기 제 3 서포트부(430)는 상기 방열 플레이트(210)의 하부를 상기 제 2 스페이서(431)를 통하여 지지한다.
상기 제 1 서포트부(410), 상기 제 2 서포트부(420) 및 상기 제 3 서포트부(430)에 의해서, 상기 태양전지 패널(100) 및 상기 방열 플레이트(210)를 수용하기 위한 공간이 형성된다.
또한, 상기 제 3 서포트부(430)는 상기 제 2 방열부재 상에 배치된다. 상기 제 3 서포트부(430)는 상기 제 2 방열부재의 상부를 지지한다.
상기 제 2 스페이서(431)는 상기 제 3 서포트부(430) 상에 배치된다. 상기 제 2 스페이서(431)는 상기 제 3 서포트부(430) 및 상기 방열 플레이트(210) 사이에 개재된다. 상기 제 2 스페이서(431)는 상기 제 3 서포트부(430) 및 상기 방열 플레이트(210) 사이에 공간(435)을 제공한다.
상기 제 2 스페이서(431)는 상기 제 3 서포트부(430)와 일체로 형성될 수 있 다.
상기 제 4 서포트부(440)는 상기 제 1 서포트부(410)의 하부 끝단으로부터 내측으로 연장된다. 상기 제 4 서포트부(440)는 상기 제 1 서포트부(410)로부터 절곡 또는 만곡되어 연장된다.
상기 제 4 서포트부(440)는 상기 제 2 열방출 부재(300)의 아래에 배치된다. 상기 제 4 서포트부(440)는 상기 제 2 열방출 부재(300)의 하부를 지지한다.
상기 제 1 서포트부(410), 상기 제 3 서포트부(430) 및 상기 제 4 서포트부(440)는 상기 제 2 열방출 부재(300)를 수용하기 위한 공간을 형성한다.
도 5에 도시된 바와 같이, 상기 태양전지 패널(100) 및 상기 프레임(400) 사이의 공간을 통하여, 상기 방열 플레이트(210) 및 상기 제 2 열방출 부재(300) 사이에 바람이 유입될 수 있다.
즉, 상기 태양전지 패널(100) 및 제 2 서포트부(420) 사이의 공간(425), 상기 태양전지 패널(100) 및 상기 제 1 서포트부(410) 사이의 공간(415) 및 상기 방열 플레이트(210) 및 상기 제 3 서포트부(430) 사이의 공간(435)을 통하여 바람이 유입된다.
즉, 상기 제 1 스페이서(421) 및 상기 제 2 스페이서(431)에 의해서, 상기 태양전지 패널(100)에서 발생되는 열은 용이하게 방출된다. 여기서, 상기 태양전지 패널(100)에서 발생하는 열은 태양광 및 태양열에 의해서 발생되는 열이다.
실시예에 따른 태양전지 모듈은 상기 제 1 열방출 부재(200) 및 상기 제 2 열방출 부재(300)에 의해서, 열을 효율적으로 방출한다.
특히, 상기 태양전지 패널(100)로부터 발생되는 열을 상기 방열 플레이트(210) 및 상기 방열 핀들(220)을 통하여, 효율적으로 상기 제 2 열방출 부재(300)에 전달할 수 있다.
또한, 실시예에 따른 태양전지 모듈은 상기 제 1 열방출 부재(200) 및 상기 제 2 열방출 부재(300)의 사이를 통과하는 공기의 순환을 통하여, 외부에 직접적으로 열을 방출할 수 있다.
또한, 상기 제 2 열방출 부재(300)는 상기 냉매(320)의 순환에 의해서, 효율적으로 열을 방출한다.
이에 따라서, 실시예에 따른 태양전지 모듈은 온도 상승에 의한 발전 효율 저하를 방지하고, 내구성 감소를 방지한다.
또한, 실시예에 따른 태양전지 모듈은 추가적인 동력을 사용하지 않고, 효율적으로 열을 방출할 수 있다.
이상에서 실시예를 중심으로 설명하였으나 이는 단지 예시일 뿐 본 발명을 한정하는 것이 아니며, 본 발명이 속하는 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 본 실시예의 본질적인 특성을 벗어나지 않는 범위에서 이상에 예시되지 않은 여러 가지의 변형과 응용이 가능함을 알 수 있을 것이다. 예를 들어, 실시예에 구체적으로 나타난 각 구성 요소는 변형하여 실시할 수 있는 것이다. 그리고 이러한 변형과 응용에 관계된 차이점들은 첨부된 청구 범위에서 규정하는 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
도 1은 실시예에 따른 태양전지 모듈을 도시한 분해 사시도이다.
도 2는 실시예에 따른 태양전지 모듈을 도시한 평면도이다.
도 3은 도 2에서 A-A`를 따라서 절단한 단면을 도시한 단면도이다.
도 는 B-B`를 따라서 절단한 단면을 도시한 단면도이다.
도 5 및 도 6은 태양전지 패널이 냉각되는 과정을 도시한 도면들이다.

Claims (10)

  1. 태양전지 패널;
    상기 태양전지 패널 아래에 배치되는 제 1 열방출 부재;
    상기 제 1 열방출 부재 아래에 배치되는 제 2 열방출 부재; 및
    상기 태양전지 패널, 상기 제 1 열방출 부재 및 상기 제 2 열방출 부재를 수용하는 프레임을 포함하고,
    상기 프레임은
    상기 태양전지 패널의 측면에 배치되는 제 1 서포트부;
    상기 제 1 서포트부로부터 연장되며, 상기 태양전지 패널 상에 배치되는 제 2 서포트부; 및
    상기 제 1 서포트부로부터 연장되며, 상기 태양전지 패널 아래에 배치되는 제 3 서포트부를 포함하는 태양광 발전장치.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 제 1 열방출 부재는
    상기 태양전지 패널과 마주보는 방열 플레이트; 및
    상기 방열 플레이트로부터 상기 제 2 열방출 부재를 향하여 연장되는 다수 개의 방열 핀들을 포함하는 태양광 발전장치.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 제 2 열방출 부재는
    상기 제 1 열방출 부재에 인접하고, 냉매를 증발시키는 증발부; 및
    상기 증발된 냉매를 응축시키는 응축부를 포함하는 태양광 발전장치.
  4. 제 3 항에 있어서, 상기 증발부는 다수 개의 기공들을 포함하고, 상기 냉매를 모세관 현상에 의해서 흡수하는 흡수부를 포함하는 태양광 발전장치.
  5. 삭제
  6. 제 1 항에 있어서, 상기 프레임은
    상기 제 2 서포트부 및 상기 태양전지 패널 사이에 개재되는 제 1 스페이서; 및
    상기 제 3 서포트부 및 상기 태양전지 패널 사이에 개재되는 제 2 스페이서를 포함하는 태양광 발전장치.
  7. 제 1 항에 있어서, 상기 제 3 서포트부는 상기 태양전지 패널 및 상기 제 2 열방출 부재 사이에 개재되고,
    상기 프레임은 상기 제 1 서포트부로부터 연장되며, 상기 제 2 열방출 부재 아래에 배치되는 제 4 서포트부를 포함하는 태양광 발전장치.
  8. 태양전지 패널;
    상기 태양전지 패널로부터 발생되는 열을 흡수하여 방출하는 제 1 열방출 부재;
    상기 제 1 열방출 부재로부터 방출되는 열을 흡수하여 외부로 방출하는 제 2 열방출 부재; 및
    상기 태양전지 패널, 상기 제 1 열방출 부재 및 상기 제 2 열방출 부재를 수용하는 프레임을 포함하고,
    상기 프레임은
    상기 태양전지 패널의 측면에 배치되는 제 1 서포트부;
    상기 제 1 서포트부로부터 연장되며, 상기 태양전지 패널 상에 배치되는 제 2 서포트부; 및
    상기 제 1 서포트부로부터 연장되며, 상기 태양전지 패널 아래에 배치되는 제 3 서포트부를 포함하는 태양광 발전장치.
  9. 제 8 항에 있어서, 상기 제 1 열방출 부재는
    상기 태양전지 패널로부터 발생되는 열을 흡수하는 방열 플레이트; 및
    상기 방열 플레이트와 일체로 형성되는 다수 개의 방열 핀들을 포함하고,
    상기 제 2 열방출 부재는
    상기 제 1 열방출 부재로부터 방출되는 열을 흡수하여 냉매를 증발시키는 증발부; 및
    상기 증발된 냉매를 응축시키는 응축부를 포함하는 태양광 발전장치.
  10. 제 9 항에 있어서, 상기 방열 플레이트는 상기 태양전지 패널에 직접 접촉하고, 상기 제 2 열방출 부재는 상기 방열 핀들에 직접 접촉하는 태양광 발전장치.
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