KR101799791B1 - Atomic cell based on solar cell and manufacturing method for the battery - Google Patents

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Abstract

본 발명은 쏠라셀 기반 핵전지 및 그 제조 방법에 관한 것으로서, 내부에 방사선원을 포함하고 상기 방사선원으로부터 방사되는 방사선을 가시광선으로 변환하여 방출시키는 광원 모듈; 및 상기 광원 모듈의 가시광선이 방출되는 면에 배치되며 상기 가시광선에 의해 전력을 발생시키는 쏠라셀을 포함하고, 상기 광원 모듈은 상기 방사선원으로부터 방사되는 방사선이 상기 광원 모듈 외부로 방사되는 것을 차폐하는 차폐부를 포함하는 것을 특징으로 하는 쏠라셀 기반 핵전지 및 그 제조 방법을 제공한다.The present invention relates to a solar cell-based nuclear cell and a method of manufacturing the same, and more particularly, to a solar cell-based nuclear cell and a method of manufacturing the same, which comprises a light source module including a radiation source therein and converting radiation radiated from the radiation source into visible light and emitting the visible light; And a solar cell disposed on a side from which the visible light of the light source module is emitted and generating power by the visible light, wherein the light source module shields radiation emitted from the radiation source from being radiated outside the light source module And a shielding portion, and a method of manufacturing the same.

Description

쏠라셀 기반 핵전지 및 그 제조 방법{ATOMIC CELL BASED ON SOLAR CELL AND MANUFACTURING METHOD FOR THE BATTERY}BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention [0001] The present invention relates to a solar cell-

본 발명은 쏠라셀 기반 핵전지 및 그 제조 방법에 관한 것으로서, 구체적으로는 방사선 입사시 이를 가시광선으로 변환시키는 섬광체에 의해 쏠라셀을 구동시켜 기전력을 발생시키는 핵전지 및 그 제조 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a solar cell-based nuclear cell and a method of manufacturing the same. More particularly, the present invention relates to a nuclear cell that generates an electromotive force by driving a solar cell by a scintillator for converting a visible ray into a visible ray.

저출력 장수명의 원자력전지는 장기간 동안 유지 관리의 필요 없이 안정적으로 장기간 에너지 공급이 가능하므로 우주, 군사용이나 의학용으로의 활용 가능성 때문에 오래전부터 연구 개발이 진행되고 있다. 원자력전지는 베타선을 에너지원으로 사용하는데, 베타선을 발생시키는 방사선원, 예를 들어 삼중수소와 같은 방사선원에 의해 방출되는 베타선은 에너지가 매우 낮아 충분한 출력을 내기 어려운 단점이 있다.Long-term, long-life nuclear power cells are capable of long-term supply of energy without the need for maintenance for a long period of time, and research and development has been carried out for a long time because of availability for space, military and medical applications. Nuclear cells use a beta ray as an energy source, and a radiation source that generates a beta ray, for example, a beta ray emitted by a radiation source such as tritium, has a very low energy, making it difficult to generate sufficient output.

한편, 방사성 붕괴시 베타선뿐만 아니라 감마선도 발생되는데, 감마선은 높은 투과력에 의해 물질과의 상호 작용력이 낮아 핵전지의 에너지원으로는 이용되지 못하고 있는 실정이다.On the other hand, when radioactive decay occurs, gamma rays as well as beta rays are generated. Since gamma rays have low interaction force with substances due to high permeability, they are not used as an energy source of nuclear cells.

대한민국 공개특허 제10-2010-0021726호Korean Patent Publication No. 10-2010-0021726

본 발명은 종래의 베타선 방식의 원자력 전지가 가지는 문제점을 극복하기 위해 제안된 것으로서, 방사선 입사시 이를 가시광선으로 변환시키는 섬광체에 의해 쏠라셀이 구동되어 전력이 발생되는 핵전지 및 그 제조 방법을 제공하는데 목적이 있다.The present invention provides a nuclear cell in which a solar cell is driven by a scintillator for converting a visible ray into a visible ray to generate electric power, and a method of manufacturing the same, which is proposed to overcome the problems of a conventional beta ray type nuclear power cell .

상기 과제를 위해 본 발명은 제1 특징으로서, 내부에 방사선원을 포함하고 상기 방사선원으로부터 방사되는 방사선을 가시광선으로 변환하여 방출시키는 광원 모듈; 및 상기 광원 모듈의 가시광선이 방출되는 면에 배치되며 상기 가시광선에 의해 전력을 발생시키는 쏠라셀을 포함하고, 상기 광원 모듈은 상기 방사선원으로부터 방사되는 방사선이 상기 광원 모듈 외부로 방사되는 것을 차폐하는 차폐부를 포함하는 것을 특징으로 하는 쏠라셀 기반 핵전지를 제공한다.According to a first aspect of the present invention, there is provided a light source module comprising: a light source module including a radiation source therein and converting radiation emitted from the radiation source into visible light and emitting the visible light; And a solar cell disposed on a side from which the visible light of the light source module is emitted and generating power by the visible light, wherein the light source module shields radiation emitted from the radiation source from being radiated outside the light source module And a solar cell-based nuclear cell comprising a shielding portion.

이때, 상기 광원 모듈은 상기 방사선원으로부터 방사되는 방사선을 가시광선으로 변환하는 섬광체부; 및 상기 섬광체부에서 방출되는 가시광선의 누광을 차단하는 반사부를 포함할 수 있다.The light source module includes a scintillator for converting radiation emitted from the radiation source into visible light; And a reflector for blocking light leakage of the visible light emitted from the scintillator.

이때, 상기 광원 모듈은 상기 섬광체부에서 방출되는 가시광선이 상기 쏠라셀 측을 향하도록 가이드 하는 광 가이드부를 더 포함할 수 있다.The light source module may further include a light guiding unit for guiding visible light emitted from the scintillation unit toward the solar cell.

이때, 상기 광원 모듈은 상기 쏠라셀 측으로 방출되는 가시광선이 상기 광원 모듈 내부로 반사되는 것을 방지하는 반사 방지부를 더 포함할 수 있다.In this case, the light source module may further include an anti-reflection unit for preventing visible light emitted toward the solar cell from being reflected into the light source module.

이때, 상기 쏠라셀은 PN 접합형 쏠라셀일 수 있다.At this time, the solar cell may be a PN junction solar cell.

이때, 상기 방사선원은 Cs-137, Co-60, Na-22 및 Ba-133의 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.At this time, the radiation source may include at least one of Cs-137, Co-60, Na-22, and Ba-133.

상기 과제를 위해 본 발명은 제2 특징으로서, 가시광선에 의해 전력을 발생시키는 쏠라셀; 상기 쏠라셀 표면에 구비되며, 방사선에 의해 가시광선을 방출하는 가시광선 발생층; 및 상기 가시광선 발생층 상에 인접하게 배치되며 상기 가시광선 발생층에 상기 방사선을 조사하는 방사선원 수용층을 포함하는 쏠라셀 기반 핵전지를 제공한다.To this end, the present invention provides, as a second feature, a solar cell for generating power by visible light; A visible light generating layer provided on the surface of the solar cell and emitting visible light by radiation; And a radiation receiving layer disposed adjacent to the visible light generating layer and irradiating the visible light generating layer with the radiation.

이때, 상기 가시광선 발생층은 상기 쏠라셀 표면에 섬광물질을 증착하여 형성할 수 있다.At this time, the visible light generating layer may be formed by depositing a scintillating material on the surface of the solar cell.

상기 과제를 위해 본 발명은 제3 특징으로서, (a) 쏠라셀의 수광측 표면에 방사선에 의해 가시광선을 방출하는 가시광선 발생층을 형성하는 단계; (b) 상기 가시광선 발생층상에 방사선원을 수용하는 방사선원 수용층을 형성하는 단계; (c) 상기 방사선원 수용층 상에 가시광선의 누광을 차단하는 반사층을 형성하는 단계; 및 (d) 상기 반사층 상에 상기 방사선원으로부터 방사되는 방사선을 차폐하는 차폐층을 형성하는 단계를 포함하는 쏠라셀 기반 핵전지의 제조 방법을 제공한다.According to a third aspect of the present invention, there is provided a method of manufacturing a solar cell, comprising the steps of: (a) forming a visible light generating layer on a light receiving side surface of a solar cell to emit visible light by radiation; (b) forming a radiation-receiving layer on the visible light-generating layer to receive the radiation source; (c) forming a reflective layer on the radiation-source-receiving layer to block light leakage of a visible ray; And (d) forming a shielding layer on the reflective layer to shield radiation emitted from the radiation source.

이때, 상기 (a) 단계는 상기 쏠라셀의 수광측 표면에 섬광물질을 증착하여 형성할 수 있다.At this time, the step (a) may be performed by depositing a scintillating material on the light-receiving side surface of the solar cell.

이때, 상기 (b) 단계는 상기 가시광선 발생층 상에 상기 방사선원을 포함하는 합성수지를 몰딩하여 형성할 수 있다.At this time, the step (b) may be performed by molding a synthetic resin containing the radiation source on the visible light generating layer.

이때, 상기 (c) 단계는 상기 방사선원 수용층 상에 TiO2 및 MgO 중 어느 하나를 포함하는 백색 금속 산화물을 증착하여 형성할 수 있다.At this time, the step (c) may be performed by depositing a white metal oxide containing any one of TiO 2 and MgO on the radiation source receiving layer.

본 발명에 의한 쏠라셀 기반 핵전지는 감마선 입사시 이를 가시광선으로 변환시키는 섬광체에 의해 쏠라셀을 구동시켜 기전력을 발생시키므로, 보다 높은 출력 전력을 얻을 수 있다.The solar cell-based nuclear cell according to the present invention generates electromotive force by driving the solar cell by a scintillator for converting the gamma ray into visible light, so that higher output power can be obtained.

또한, 섬광체에 의해 감마선의 고에너지가 가시광선으로 변환되므로 감마선에 의한 쏠라셀 손상을 줄일 수 있다.In addition, since the high energy of the gamma rays is converted into visible light by the scintillator, it is possible to reduce the solar cell damage by the gamma rays.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 의한 쏠라셀 기반 핵전지의 단면을 모식적으로 설명하는 도면이다.
도 2는 본 발명의 다른 실시예에 의한 쏠라셀 기반 핵전지의 단면을 모식적으로 설명하는 도면이다.
도 3은 본 발명의 또 다른 실시예에 의한 쏠라셀 기반 핵전지의 단면을 모식적으로 설명하는 도면이다.
도 4는 도 2의 실시예에 개시된 쏠라셀 기반 핵전지의 제조 방법을 설명하는 도면이다.FIG. 1 is a view schematically illustrating a cross section of a solar cell-based nuclear cell according to an embodiment of the present invention.
2 is a schematic view illustrating a cross-section of a solar cell-based nuclear cell according to another embodiment of the present invention.
3 is a diagram schematically illustrating a cross section of a solar cell-based nuclear cell according to another embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a view illustrating a method of manufacturing a solar cell-based nuclear cell disclosed in the embodiment of FIG. 2. FIG.

이하의 설명은 구조적 내지 기능적 설명을 위한 실시예에 불과하므로, 본 발명의 권리범위는 특정 실시예에 의하여 제한되지 않는다. 본 발명은 다양한 변경이 가능하고 여러 가지 형태를 가질 수 있으므로 그 권리범위는 기술적 사상을 실현할 수 있는 균등물들을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.The following description is only an example for structural or functional explanation, and the scope of the present invention is not limited by the specific embodiments. It is to be understood that the invention is not limited to the disclosed embodiments, but, on the contrary, is intended to cover various modifications and similarities that may occur therein.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 의한 쏠라셀 기반 핵전지의 단면을 모식적으로 설명하는 도면이다.FIG. 1 is a view schematically illustrating a cross section of a solar cell-based nuclear cell according to an embodiment of the present invention.

도 1을 참조하면 쏠라셀 기반 핵전지(1000)는 광원 모듈(100) 및 쏠라셀(300)을 포함한다. 도시된 바에 의하면 광원 모듈(100)과 쏠라셀(300)은 일정 간격을 가지는 것으로 되어 있으나, 이는 광원 모듈(100)과 쏠라셀(300)의 명확한 도시를 위한 것으로서, 쏠라셀(300)은 광원 모듈(100)과 밀착된 형태를 가진다. Referring to FIG. 1, a solar cell-based nuclear cell 1000 includes a light source module 100 and a solar cell 300. Although the light source module 100 and the solar cell 300 are spaced apart from each other at a predetermined distance according to the drawings, the solar cell 300 is provided for a clear view of the light source module 100 and the solar cell 300, And is in close contact with the module 100.

광원 모듈(100)은 내부에 방사선원(200)을 포함하고, 방사선원(200)으로부터 방사되는 감마선(210)을 가시광선(400)으로 변환하여 방출시킨다.The light source module 100 includes a radiation source 200 therein and converts the gamma rays 210 emitted from the radiation source 200 into a visible light 400 and emits the visible light.

쏠라셀(300)은 광원 모듈(100)의 가시광선이 방출되는 면(150)에 밀착되도록 배치되며 가시광선(400)에 의해 전력을 발생시킨다.The solar cell 300 is arranged to be in close contact with a surface 150 on which the visible light of the light source module 100 is emitted and generates power by the visible light 400.

일 실시예에 의하면 광원 모듈(100)은 차폐부(110), 광반사부(120), 광 가이드부(130), 섬광체부(140) 및 반사 방지부(150)를 포함하는 함체(Housing) 형태를 가지며 그 내부에 방사선원(200)이 수용된다.The light source module 100 includes a housing including a shield 110, a light reflector 120, a light guide 130, a scintillator 140, and an anti- And the radiation source 200 is accommodated therein.

방사선원(200)은 Cs-137(cesium-137) Co-60(cobalt-60), Na-22(sodium-22) 및 Ba-133(barium-133) 중 어느 하나 또는 이중에서 선택된 복수의 물질로 이루어질 수 있으며, 상기한 물질 외에도 반감기 특성 및 취급이 용이한 방사선 물질이 방사선원(200)으로 선택될 수 있다.The radiation source 200 may include a plurality of materials selected from any one of Cs-137 (cesium-137) Co-60 (cobalt-60), Na-22 In addition to the above-mentioned materials, a radiation material having a half-life characteristic and easy handling can be selected as the radiation source 200.

이해를 돕기 위해 섬광체부(140)부터 설명하기로 한다.To facilitate understanding, the scintillator unit 140 will be described.

본 실시예에서 섬광체부(140)는 섬광물질로 이루어지며, 내부에 방사선원(200)을 수용하는 함체 형태를 가진다. 섬광 물질은 X-선, 감마선 등의 방사선을 흡수하여 가시광선을 발광하는 형광체의 일종으로서 세륨 도핑 가돌리늄 알루미늄 갈륨 가넷 결정(cerium doped gadolinium aluminum gallium garnet, Ce:GAGG), 루테튬 이트륨 옥시오르소실리케이트 결정(lutetium yttrium oxyorthosilicate, LYSO), 탈륨 도핑 세슘 아이오다이드 결정(thallium doped cesium iodide, CsI(Tl)) 또는 비스무트 저마네이트(bismuth gemanade, BGO)와 같은 물질을 예로 들 수 있다.In this embodiment, the scintillator unit 140 is made of a scintillating material and has a shape of a housing that houses the radiation source 200 therein. The scintillating material is a kind of phosphor that absorbs radiation such as X-rays and gamma rays and emits visible light. It is a cerium doped gadolinium aluminum gallium garnet (Ce: GAGG), a lutetium yttrium oxy silicate crystal for example, lutetium yttrium oxyorthosilicate (LYSO), thallium doped cesium iodide (CsI (Tl)) or bismuth germanade (BGO).

섬광체부(140)를 이루는 섬광물질은 위에 예를 든 물질 외에도 방사선원(200), 쏠라셀(300) 및 핵전지(1000)의 사용 환경에 따라 적합한 특성을 가지는 섬광물질이라면 어느 것이든 선택될 수 있다.The scintillating material forming the scintillator unit 140 may be selected from scintillating materials having properties suitable for the environment of use of the radiation source 200, the solar cell 300, and the nuclear cell 1000, in addition to the above- have.

도 1의 실시예는 감마선을 방사하는 방사선원(200)을 이용한 예로서, 도시된 바와 같이 섬광체부(140)는 방사선원(200)으로부터 방사되는 감마선(210)을 가시광선으로 변환하여 방출시킨다. 방출된 가시광선은 광반사부(120) 및 광 가이드부(130)에 의해 쏠라셀(300) 방향으로 진행된다.The embodiment of FIG. 1 uses a radiation source 200 that emits a gamma ray. As shown in FIG. 1, the scintillation unit 140 converts gamma rays 210 emitted from the radiation source 200 into visible rays and emits them. The emitted visible light proceeds in the direction of the solar cell 300 by the light reflecting portion 120 and the light guide portion 130.

광반사부(120)는 섬광체부(140)에서 방출된 가시광선이 외부로 누광되는 것을 차단하기 위한 것으로서, TiO2 및 MgO 중 어느 하나를 포함하는 백색 금속 산화물 층으로 이루어질 수 있다.The light reflection part 120 is for blocking visible rays emitted from the scintillator part 140 from leaking to the outside, and may be formed of a white metal oxide layer including any one of TiO 2 and MgO.

광 가이드부(130)는 광반사부(120)에서 반사된 가시광선 및 섬광체부(140)에서 방출된 가시광선이 쏠라셀(300) 방향으로 진행하도록 가이드 하는 부분으로서 붕규산 크라운 유리(borosilicate crown glass, Bk7)와 같은 물질을 증착하여 형성하며, 마이크로 렌즈의 배열 형태를 가지도록 형성하는 것도 가능하다.The light guide part 130 guides the visible light reflected from the light reflecting part 120 and the visible light emitted from the scrambler part 140 toward the solar cell 300 as a borosilicate crown glass , Bk7) may be formed by vapor-depositing a material such as a micro-lens array.

차폐부(110)는 방사선원(200)으로부터 방사되는 감마선(210)이 광원 모듈(100) 외부로 방사되는 것을 차폐시킨다.The shielding portion 110 shields the gamma rays 210 emitted from the radiation source 200 from being emitted to the outside of the light source module 100.

반사 방지부(150)는 쏠라셀(300)측으로 진행하는 가시광선(400)이 광원 모듈(100) 내부로 반사되는 것을 방지하는 막이다. 도시된 바에 의하면 반사 방지부(150)는 광원 모듈(100)측에 구비되는 것으로 되어 있으나, 실시예에 따라 방지부(150)는 쏠라셀(300)의 반사 방지 멀티 코팅과 같은 형태로 실시하는 것이 바람직하다.The antireflection unit 150 is a film for preventing the visible light 400 traveling toward the solar cell 300 from being reflected into the light source module 100. The anti-reflection part 150 is provided on the side of the light source module 100. However, according to the embodiment, the anti-reflection part 150 is formed in the same manner as the anti-reflection multi-coating of the solar cell 300 .

쏠라셀(300)은 광원 모듈(100)로부터 방출되는 가시광선(400)에 의해 전력을 발생시킨다.The solar cell 300 generates electric power by the visible light 400 emitted from the light source module 100.

본 발명에서 쏠라셀(300)은 N타입층(310) 및 P타입층(320)으로 이루어지는 PN 접합 구조의 태양 전지에서 선택 가능하다. 쏠라셀(300)은 일 예로 페로브스카이트 태양 전지(perovskite cells), 결정질 실리콘 태양전지(crystalline silicon cells), 비정질 실리콘 태양전지(amorhpous silicon cells), 카퍼인디움다이셀레나이드 태양 전지(CuInSe2, CIS cells), 갈륨 비소 태양전지(GaAs cells) 또는 카드뮴텔러라이드(CdTe cells) 중에서 선택될 수 있으며 위에 언급되지 않은 태양 전지 중에서도 감마선 내피폭성이 우수하며, 전력 생산 효율이 높은 태양전지는 어느 것이던 사용 가능하다. 도시된 바에 의하면 N타입층(310)이 광원 모듈(100)과 접하는 것으로 되어 있으나, 이는 쏠라셀(300)을 모식적으로 표현한 것으로서 실제 구현 예에서는 쏠라셀(300)의 종류에 따라 N타입층(310) 및 P타입층(320)의 접합 구조는 변형 실시될 수 있다.In the present invention, the solar cell 300 is selectable from a solar cell having a PN junction structure including an N type layer 310 and a P type layer 320. The solar cell 300 may include, for example, perovskite cells, crystalline silicon cells, amorphous silicon cells, copper-indium-sintered solar cells (CuInSe2, CIS cells, gallium arsenide (GaAs) cells, or cadmium telluride (CdTe) cells. Of the solar cells not mentioned above, those having excellent radiation resistance in gamma rays and high power production efficiency It can be used. The N type layer 310 is in contact with the light source module 100 but is a schematic representation of the solar cell 300. In an actual embodiment, The bonding structure of the P-type layer 310 and the P-type layer 320 may be modified.

도 2는 본 발명의 다른 실시예에 의한 쏠라셀 기반 핵전지의 단면을 모식적으로 설명하는 도면이다.2 is a schematic view illustrating a cross-section of a solar cell-based nuclear cell according to another embodiment of the present invention.

본 발명의 다른 실시예에 의한 쏠라셀 기반 핵전지(2000)는 쏠라셀(300), 가시광선 발생층(500), 방사선원 수용층(600), 반사층(700) 및 차폐층(800)을 포함한다.A solar cell based nuclear cell 2000 according to another embodiment of the present invention includes a solar cell 300, a visible light generating layer 500, a radiation source receiving layer 600, a reflection layer 700, and a shielding layer 800 .

쏠라셀(300)은 가시광선 발생층(500)로부터 방출되는 가시광선(400)에 의해 전력을 발생시킨다. 본 발명에서 쏠라셀(300)은 N타입층(310) 및 P타입층(320)으로 이루어지는 PN 접합 구조의 태양 전지에서 선택 가능하다. 쏠라셀(300)은 도 1에서 설명하였으므로 상세한 설명은 생략하기로 한다.The solar cell 300 generates power by the visible light 400 emitted from the visible light generating layer 500. In the present invention, the solar cell 300 is selectable from a solar cell having a PN junction structure including an N type layer 310 and a P type layer 320. Since the solar cell 300 has been described with reference to FIG. 1, a detailed description thereof will be omitted.

가시광선 발생층(500)은 쏠라셀(300) 표면에 밀착되도록 구비되며, 방사선원 수용층(600)에서 방사되는 감마선(210)을 가시광선(400)으로 변환하여 방출시킨다. 이를 위해 가시광선 발생층(500)은 방사선을 흡수하여 가시광선을 발광하는 섬광물질을 포함한다. 사용되는 섬광물질은 방사선원의 종류, 사용되는 쏠라셀(300)의 종류 및 핵전지(2000)의 사용 환경에 맞는 적합한 특성을 가지는 섬광 물질 중에서 적절히 선택될 수 있다.The visible ray generating layer 500 is provided to be in close contact with the surface of the solar cell 300 and converts the gamma ray 210 radiated from the radiation source receiving layer 600 into a visible ray 400 and emits it. To this end, the visible light generating layer 500 includes a scintillating material that absorbs radiation to emit visible light. The scintillating material to be used may be appropriately selected from scintillating materials having suitable characteristics according to the type of radiation source, the type of solar cell 300 used, and the operating environment of the nuclear battery 2000.

이때, 가시광선 발생층(500)은 쏠라셀(300) 표면에 섬광 물질을 증착하는 방법으로 형성할 수 있으며, 필요에 따라 가시광선 발생층(500)과 쏠라셀(300) 표면 사이에는 가시광선의 반사를 방지하는 반사 방지층(미도시)을 더 형성할 수 있다.At this time, the visible light generating layer 500 may be formed by depositing a scintillating material on the surface of the solar cell 300. If necessary, a visible light generating layer 500 may be formed between the visible light generating layer 500 and the surface of the solar cell 300 An antireflection layer (not shown) for preventing reflection can be further formed.

방사선원 수용층(600)은 가시광선 발생층(500) 상에 인접하게 배치되며, 내부에 방사선원을 포함한다. 방사선원은 Cs-137, Co-60, Na-22 및 Ba-133 중 어느 하나 또는 이들 중 복수 개를 포함할 수 있다. 실시 형태에 따라 방사선원 수용층(600)은 방사선원이 포함된 합성수지로 가시광선 발생층(500) 상에 몰딩되는 형태로 구비될 수도 있다.The radiation source receiving layer 600 is disposed adjacent to the visible light generating layer 500 and includes a radiation source therein. The radiation source may include any one of Cs-137, Co-60, Na-22 and Ba-133, or a plurality of them. The radiation receiving layer 600 may be molded on the visible light generating layer 500 by a synthetic resin containing a radiation source.

반사층(700)은 가시광선 발생층(500)에서 방출된 가시광선이 외부로 누광되는 것을 차단하기 위한 것으로서, TiO2 및 MgO 중 어느 하나를 포함하는 백색 금속 산화물 층으로 이루어질 수 있다.The reflective layer 700 may be formed of a white metal oxide layer containing any one of TiO 2 and MgO to prevent the visible light emitted from the visible light generating layer 500 from being leaked to the outside.

차폐층(800)은 감마선(210)이 핵전지(2000) 외부로 방사되는 것을 차폐시킨다.The shielding layer 800 shields the gamma rays 210 from being radiated outside the nuclear battery 2000.

도 3은 본 발명의 또 다른 실시예에 의한 쏠라셀 기반 핵전지의 단면을 모식적으로 설명하는 도면이다.3 is a diagram schematically illustrating a cross section of a solar cell-based nuclear cell according to another embodiment of the present invention.

본 발명의 또 다른 실시예에 의한 쏠라셀 기반 핵전지(3000)는 쏠라셀(300), 가시광선 발생층(500), 방사선원 수용층(600)을 포함하고, 쏠라셀(300) 및 가시광선 발생층(500)은 방사선원 수용층(600)의 양측에 구비되는 대칭 형태를 가진다.The solar cell-based nuclear fuel cell 3000 according to another embodiment of the present invention includes a solar cell 300, a visible light generating layer 500, and a radiation source receiving layer 600. The solar cell 300 includes a solar cell 300, The layer 500 has symmetrical shapes provided on both sides of the radiation source receiving layer 600.

쏠라셀(300)은 가시광선 발생층(500)로부터 방출되는 가시광선(400)에 의해 전력을 발생시킨다.The solar cell 300 generates power by the visible light 400 emitted from the visible light generating layer 500.

가시광선 발생층(500)은 쏠라셀(300) 표면에 밀착되도록 구비되며, 방사선원 수용층(600)에서 방사되는 감마선(210)을 가시광선(400)으로 변환하여 방출시킨다. 이를 위해 가시광선 발생층(500)은 방사선을 흡수하여 가시광선을 발광하는 섬광물질을 포함한다.The visible ray generating layer 500 is provided to be in close contact with the surface of the solar cell 300 and converts the gamma ray 210 radiated from the radiation source receiving layer 600 into a visible ray 400 and emits it. To this end, the visible light generating layer 500 includes a scintillating material that absorbs radiation to emit visible light.

이때, 가시광선 발생층(500)은 쏠라셀(300) 표면에 섬광 물질을 증착하는 방법으로 형성할 수 있으며, 필요에 따라 가시광선 발생층(500)과 쏠라셀(300) 표면 사이에는 가시광선의 반사를 방지하는 반사 방지층(미도시)을 더 형성할 수 있다.At this time, the visible light generating layer 500 may be formed by depositing a scintillating material on the surface of the solar cell 300. If necessary, a visible light generating layer 500 may be formed between the visible light generating layer 500 and the surface of the solar cell 300 An antireflection layer (not shown) for preventing reflection can be further formed.

방사선원 수용층(600)은 가시광선 발생층(500) 상에 인접하게 배치되며, 내부에 방사선원을 포함한다. 방사선원은 Cs-137, Co-60, Na-22 및 Ba-133 중 어느 하나 또는 이들 중 복수 개를 포함할 수 있다. 실시 형태에 따라 방사선원 수용층(600)은 방사선원이 포함된 합성수지로 가시광선 발생층(500) 상에 몰딩되는 형태로 구비될 수도 있다.The radiation source receiving layer 600 is disposed adjacent to the visible light generating layer 500 and includes a radiation source therein. The radiation source may include any one of Cs-137, Co-60, Na-22 and Ba-133, or a plurality of them. The radiation receiving layer 600 may be molded on the visible light generating layer 500 by a synthetic resin containing a radiation source.

도 4는 도 2의 실시예에 개시된 쏠라셀 기반 핵전지의 제조 방법을 설명하는 도면이다. 본 실시예에 의한 쏠라셀 기반 핵전지의 제조 방법은 가시광선 발생층 형성단계(S10), 방사선원 수용층 형성단계(S20), 반사층 형성단계(S30) 및 차폐층 형성단계(S40)를 포함한다. 도 2를 참조하여 각 단계에 대해 설명하면 다음과 같다.FIG. 4 is a view illustrating a method of manufacturing a solar cell-based nuclear cell disclosed in the embodiment of FIG. 2. FIG. The method for manufacturing a solar cell-based nuclear cell according to the present embodiment includes forming a visible ray generating layer (S10), forming a radiation source receiving layer (S20), forming a reflective layer (S30), and forming a shielding layer (S40). Each step will be described with reference to FIG.

S10 단계에서, 쏠라셀(300)의 수광측 표면에 방사선에 의해 가시광선을 방출하는 가시광선 발생층(500)을 형성한다. 가시광선 발생층(500)은 방사선에 의해 가시광선을 방출하는 섬광물질을 포함하며, 쏠라셀(300) 표면에 밀착되도록 섬광물질을 쏠라셀(300) 표면에 증착하는 방법으로 형성할 수 있다. 이때, 섬광물질 증착은 가시광선 발생층(500)을 형성하기 위한 여러 방법 중 하나일 뿐이며, 섬광물질의 종류에 따라 별도로 형성된 패널 형태의 섬광물질을 쏠라셀(300) 표면에 부착하거는 방법으로 가시광선 발생층(500)을 형성할 수도 있다.In step S10, a visible light generating layer 500 is formed on the light receiving side surface of the solar cell 300 to emit visible light by radiation. The visible light generating layer 500 includes a scintillating material that emits visible light by radiation and may be formed by depositing a scintillating material on the surface of the solar cell 300 so as to be in close contact with the surface of the solar cell 300. At this time, the deposition of the scintillation material is only one of various methods for forming the visible light generating layer 500, and a scintillation material in the form of a panel formed separately according to the scintillation material is attached to the surface of the solar cell 300 The visible light generating layer 500 may be formed.

S20 단계에서, 가시광선 발생층(500) 상에 방사선원 수용층(600)을 형성한다. 방사선원 수용층(600)은 방사선원을 수용하는 층으로서, 방사선원을 포함하는 합성수지를 가시광선 발생층(500) 상에 몰딩하여 형성할 수 있으며, 패널 형태로 형성된 방사선원 수용 용기를 가시광선 발생층(500) 표면에 부착하는 방법으로도 형성할 수 있다. In step S20, the radiation source receiving layer 600 is formed on the visible light generating layer 500. The radiation source receiving layer 600 may be formed by molding a synthetic resin containing a radiation source onto the visible light generating layer 500. The radiation source receiving container formed in a panel form may be formed of a visible light generating layer 500, It is also possible to form it by attaching it to the surface.

S30 단계에서, 방사선원 수용층(600) 상에 반사층(700)을 형성한다. 반사층(700)은 가시광선 발생층(500)에서 방출된 가시광선이 외부로 누광되는 것을 차단하기 위한 것으로서, TiO2 및 MgO 중 어느 하나를 포함하는 백색 금속 산화물을 방사선원 수용층(600)에 증착하여 형성할 수 있다.In step S30, a reflection layer 700 is formed on the radiation-source-receiving layer 600. The reflective layer 700 is formed to prevent the visible light emitted from the visible light generating layer 500 from being leaked to the outside. The white metal oxide containing any one of TiO 2 and MgO is deposited on the radiation source receiving layer 600 .

S40 단계에서, 반사층(700) 상에 방사선의 외부 방사를 방지하기 위한 차폐층(800)을 형성한다. 도 2에는 차폐층(800)이 반사층(700) 표면에만 구비되는 것으로 되어 있으나, 차폐층(800)은 방사선의 차단을 목적으로 하는 것이므로 쏠라셀(300), 가시광선 발생층(500) 및 방사선원 수용층(700)의 모든 방향을 둘러싸도록 형성하는 것이 바람직하다.In step S40, a shielding layer 800 is formed on the reflection layer 700 to prevent external radiation of radiation. 2, the shielding layer 800 is provided only on the surface of the reflection layer 700. However, since the shielding layer 800 is intended to shield radiation, the solar cell 300, the visible light generation layer 500, It is preferable to form it so as to surround all directions of the receptive layer 700.

도 4에서 설명된 쏠라셀 기반 핵전지 제조 방법은 도 2의 실시예에 의한 쏠라셀 기반 핵전지의 제조 방법을 설명한 것이지만, S20 단계 이후, S10 단계를 다시 수행하는 방법에 의해 도 3에 개시된 쏠라셀 기반 핵전지의 제조 방법 또한 이해 할 수 있을 것이다. The solar cell-based nuclear cell manufacturing method described in FIG. 4 is a method of manufacturing a solar cell-based nuclear cell according to the embodiment of FIG. 2. However, after step S20, It will also be appreciated that the method of making a cell-based nuclear cell may be understood.

도 1 내지 도 4에서 설명된 쏠라셀 기반 핵전지 및 그 제조 방법은 본 발명의 기술적 사상을 예시한 것에 불과하며, 당해 분야에서 통상적 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시예를 구현할 수 있음을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위에 의해 정해져야 할 것이다.The solar cell-based nuclear cell described in FIGS. 1 to 4 and the manufacturing method thereof are merely illustrative of the technical idea of the present invention, and those skilled in the art will be able to make various modifications and equivalent other embodiments As will be appreciated by those skilled in the art. Accordingly, the technical scope of the present invention should be determined by the appended claims.

1000 : 쏠라셀 기반 핵전지 100 : 광원 모듈
300 : 쏠라셀 110 : 차폐부
120 : 광반사부 130 : 광 가이드부
140 : 섬광체부 150 : 반사방지부
200 : 방사선원 210 : 감마선1000: solar cell-based nuclear cell 100: light source module
300: Solar cell 110: Shield
120: light reflection part 130: light guide part
140: scintillator part 150: antireflection part
200: radiation source 210: gamma ray

Claims (16)

내부에 감마선을 방사하는 방사선원을 포함하고 상기 방사선원으로부터 방사되는 감마선을 가시광선으로 변환하여 방출시키는 광원 모듈; 및
상기 광원 모듈의 가시광선이 방출되는 면에 배치되며 상기 가시광선에 의해 전력을 발생시키는 쏠라셀을 포함하는 쏠라셀 기반 핵전지로서,
상기 광원모듈은,
상기 방사선원으로부터 방사되는 감마선을 가시광선으로 변환하는 섬광체부,
상기 섬광체부에서 방출되는 가시광선이 쏠라셀을 향하도록 가이드하는 광 가이드부,
상기 섬광체부에서 방출되는 가시광선의 누광을 차단하는 광반사부,
상기 방사선원으로부터 방사되는 방사선이 상기 광원 모듈 외부로 방사되는 것을 차폐하는 차폐부, 및
상기 쏠라셀로 향하는 가시광선이 광원 모듈의 내부로 반사되는 것을 방지하기 위해, 상기 섬광체부의 쏠라셀 대향면에 상에 형성된 반사 방지부,
를 더 포함하고,
상기 섬광체부, 광가이드부, 광반사부, 차폐부, 반사방지부는 상기 방사선원을 내부에 수용하기 위한 함체 형상을 이루며,
상기 섬광체부는 세륨 도핑 가돌리늄 알루미늄 갈륨 가넷 결정(cerium doped gadolinium aluminum gallium garnet, Ce:GAGG), 루테튬 이트륨 옥시오르소실리케이트 결정(lutetium yttrium oxyorthosilicate, LYSO), 탈륨 도핑 세슘 아이오다이드 결정(thallium doped cesium iodide, CsI(Tl)) 또는 비스무트 저마네이트(bismuth gemanade, BGO) 중에서 선택되는 적어도 하나인 섬광물질을 포함하는 것을 특징으로 하는 쏠라셀 기반 핵전지.A light source module including a radiation source for radiating a gamma ray therein and converting gamma rays emitted from the radiation source into visible light and emitting the visible light; And
A solar cell-based nuclear cell comprising a solar cell disposed on a side from which visible light of the light source module is emitted and generating power by the visible light,
The light source module includes:
A scintillator for converting gamma rays emitted from the radiation source into visible light,
A light guiding part for guiding the visible light emitted from the scintillation part toward the solar cell,
A light reflection part for blocking light leakage of a visible light ray emitted from the scintillation part,
A shield for shielding radiation emitted from the radiation source from being emitted to the outside of the light source module, and
In order to prevent visible light directed toward the solar cell from being reflected to the inside of the light source module, an anti-reflection part formed on the solar cell facing surface of the scintillator,
Further comprising:
The scintillator unit, the light guide unit, the light reflection unit, the shielding unit, and the anti-reflection unit have a box shape for receiving the radiation source,
The scintillator portion may include cerium doped gadolinium aluminum gallium garnet (Ce: GAGG), lutetium yttrium oxyorthosilicate (LYSO), thallium doped cesium iodide , CsI (Tl)), or bismuth germanade (BGO). 삭제delete 삭제delete 삭제delete 청구항 1에 있어서,
상기 쏠라셀은 PN 접합형 쏠라셀인 것을 특징으로 하는 쏠라셀 기반 핵전지.
The method according to claim 1,
Wherein the solar cell is a PN junction solar cell.
삭제delete 청구항 1에 있어서,
상기 방사선원은 Cs-137, Co-60, Na-22 및 Ba-133에서 선택된 적어도 어느 하나를 포함하는 특징으로 하는 쏠라셀 기반 핵전지.The method according to claim 1,
Wherein the radiation source comprises at least one selected from the group consisting of Cs-137, Co-60, Na-22, and Ba-133. 가시광선에 의해 전력을 발생시키는 쏠라셀;
상기 쏠라셀 표면에 구비되며, 감마선을 가시광선으로 변환하는 섬광물질을 포함하여 감마선에 의해 가시광선을 방출하는 가시광선 발생층;
감마선을 방사하는 방사선원이 포함된 합성수지를 상기 가시광선 발생층 상에 몰딩하여 형성된 방사선원 수용층,
상기 방사선원 수용층 상에 구비되며, 상기 가시광선 발생층에서 방출되는 가시광선의 누광을 차단하는 반사층, 및
상기 반사층 상에 구비되며, 상기 방사선원 수용층으로부터 방사되는 감마선이 외부로 방사되는 것을 차단하는 차폐층
을 포함하며,
상기 섬광물질은 세륨 도핑 가돌리늄 알루미늄 갈륨 가넷 결정(cerium doped gadolinium aluminum gallium garnet, Ce:GAGG), 루테튬 이트륨 옥시오르소실리케이트 결정(lutetium yttrium oxyorthosilicate, LYSO), 탈륨 도핑 세슘 아이오다이드 결정(thallium doped cesium iodide, CsI(Tl)) 또는 비스무트 저마네이트(bismuth gemanade, BGO) 중에서 선택되는 적어도 하나인 것을 특징으로 하는 쏠라셀 기반 핵전지.A solar cell that generates power by visible light;
A visible ray generating layer provided on the surface of the solar cell, the visible ray generating layer including a scintillating material for converting a gamma ray into a visible ray and emitting a visible ray by a gamma ray;
A radiation source receiving layer formed by molding a synthetic resin containing a radiation source that emits a gamma ray onto the visible light generating layer,
A reflection layer provided on the radiation source-receiving layer, the reflection layer blocking visible light emitted from the visible light generation layer,
And a shielding layer provided on the reflective layer and shielding gamma rays radiated from the radiation source receiving layer from being radiated to the outside,
/ RTI >
The scintillating material may be selected from the group consisting of cerium doped gadolinium aluminum gallium garnet (Ce: GAGG), lutetium yttrium oxyorthosilicate (LYSO), thallium doped cesium iodide, CsI (Tl), or bismuth germanade (BGO). 삭제delete 삭제delete 청구항 8에 있어서,
상기 방사선원은 Cs-137, Co-60, Na-22 및 Ba-133에서 선택된 적어도 어느 하나를 포함하는 특징으로 하는 쏠라셀 기반 핵전지.The method of claim 8,
Wherein the radiation source comprises at least one selected from the group consisting of Cs-137, Co-60, Na-22, and Ba-133. 쏠라셀 기반 핵전지의 제조 방법으로서,
(a) 쏠라셀의 수광측 표면에 감마선에 의해 가시광선을 방출하는 섬광물질을 증착하여 가시광선 발생층을 형성하는 단계;
(b) 상기 가시광선 발생층상에 감마선을 방출하는 방사선원을 포함하는 합성수지를 몰딩하여 방사선원 수용층을 형성하는 단계;
(c) 상기 방사선원 수용층 상에 가시광선의 누광을 차단하는 반사층을 형성하는 단계; 및
(d) 상기 반사층 상에 상기 방사선원으로부터 방사되는 방사선이 외부로 방사되는 것을 차폐하는 차폐층을 형성하는 단계를 포함하며,
상기 섬광물질은 세륨 도핑 가돌리늄 알루미늄 갈륨 가넷 결정(cerium doped gadolinium aluminum gallium garnet, Ce:GAGG), 루테튬 이트륨 옥시오르소실리케이트 결정(lutetium yttrium oxyorthosilicate, LYSO), 탈륨 도핑 세슘 아이오다이드 결정(thallium doped cesium iodide, CsI(Tl)) 또는 비스무트 저마네이트(bismuth gemanade, BGO) 중에서 선택되는 적어도 하나인 것을 특징으로 하는 쏠라셀 기반 핵전지의 제조 방법.A method of manufacturing a solar cell-based nuclear cell,
(a) depositing a scintillating material that emits visible light by a gamma ray on the light-receiving side surface of the solar cell to form a visible light generating layer;
(b) molding a synthetic resin containing a radiation source that emits gamma rays onto the visible light generating layer to form a radiation receiving layer;
(c) forming a reflective layer on the radiation-source-receiving layer to block light leakage of a visible ray; And
(d) forming a shielding layer on the reflective layer, the shielding layer shielding radiation emitted from the radiation source from being emitted to the outside,
The scintillating material may be selected from the group consisting of cerium doped gadolinium aluminum gallium garnet (Ce: GAGG), lutetium yttrium oxyorthosilicate (LYSO), thallium doped cesium iodide, CsI (Tl), or bismuth germanade (BGO). 삭제delete 삭제delete 삭제delete 청구항 12에 있어서,
상기 (c) 단계는 상기 방사선원 수용층 상에 TiO2 및 MgO 중 어느 하나를 포함하는 백색 금속 산화물을 증착하여 형성하는 것을 특징으로 하는 쏠라셀 기반 핵전지의 제조 방법.
The method of claim 12,
Wherein the step (c) is performed by depositing a white metal oxide containing any one of TiO 2 and MgO on the radiation receiving layer.
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