KR101863773B1 - 태양 전지 패널 및 태양광 발전 장치 - Google Patents

태양 전지 패널 및 태양광 발전 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 직사각형 형상의 플렉서블 지지기판, 상기 지지기판과 상응하는 형상으로 형성되고 상기 지지기판 전면에 결합하는 솔라셀, 상기 직사각형의 길이방향에 대하여 수직으로 상기 지지기판 저면에 결합하는 로드 형상의 하나 이상의 형상변형 프레임, 및 상기 형상변형 프레임의 온도를 조정하여 상기 형상변형 프레임을 직선 또는 Ω 형상으로 변형시키는 형상조절라인을 포함하는 태양 전지 패널 및 이를 포함하는 태양 발전 장치를 제공한다.

Description

태양 전지 패널 및 태양광 발전 장치{SOLAR CELL PANEL AND SOLAR CELL APPARATUS HAVING THE SAME}
본 발명은 태양 전지 패널 및 이를 포함하는 태양광 발전 장치에 관한 것이다.
태양전지는 p-n 접합 다이오드에 빛을 쪼이면 전자가 생성되는 광기전력 효과(photovoltaic effect)를 이용하여 빛 에너지를 전기 에너지로 변환시키는 소자로 정의할 수 있다. 태양전지는 접합 다이오드로 사용되는 물질에 따라, 실리콘 태양전지, I-III-VI족 또는 III-V족 화합물로 대표되는 화합물 반도체 태양전지, 염료감응 태양전지, 유기물 태양전지로 나눌 수 있다.
태양전지의 최소단위를 셀이라고 하며, 보통 태양전지 셀 1 개로부터 나오는 전압은 약 0.5 V 내지 약 0.6 V로 매우 작다. 따라서, 여러 개의 태양전지 셀을 기판 상에 직렬로 연결하여 수 V 에서 수백 V 이상의 전압을 얻도록 패널 형태로 제작한 것을 모듈이라고 하며, 여러 개의 모듈을 프레임 등에 설치한 것을 태양광 발전장치라고 한다.
일반적으로, 태양광 발전장치는 태양을 향한 면적이 넓을수록 태양광 집광 효율이 높아지게 된다. 따라서, 태양광 패널은 넓은 면적을 가지도록 제작 설치되는데, 강풍, 적설에 의해 파손되는 문제가 있다.
대한민국 공개 특허 제10-2013-0041692호 (2013.04.25) 대한민국 공개 특허 제10-2012-0107370호 (2012.10.02) 대한민국 등록 특허 제10-1775718호 (2017.09.06)
본 발명은 상기와 같은 문제를 해결하기 위해 창출된 것으로, 태양광 패널을 말아지도록 제작하여 강풍이나 적설에 의해 태양광 발전 장치가 파손되는 것을 장지할 수 있는 태양 전지 패널 및 태양광 발전 장치를 제공하는 데 그 목적이 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 일 측면에 따른 태양 전지 패널은 직사각형 형상의 플렉서블 지지기판;
상기 지지기판과 상응하는 형상으로 형성되고 상기 지지기판 전면에 결합하는 솔라셀;
상기 직사각형의 길이방향에 대하여 수직으로 상기 지지기판 저면에 결합하는 로드 형상의 하나 이상의 형상변형 프레임; 및
상기 형상변형 프레임의 온도를 조정하여 상기 형상변형 프레임을 직선 또는 Ω 형상으로 변형시키는 형상조절라인을 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 형상변형 프레임은 상기 지지기판의 직사각형의 길이 방향 상단과 하단 그리고 상단과 하단 사이에 결합하는 것을 특징으로 한다.
상기 형상변형 프레임은 온도에 따라 설정된 형상으로 변경되는 형상기억물질을 재질로 하는 것을 특징으로 한다.
상기 형상조절라인은 상기 형상 변형 프레임의 상기 로드 형상의 길이방향을 따라 내측에 배치되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 다른 측면에 따르면,
직사각형 형상의 플렉서블 지지기판, 상기 지지기판과 상응하는 형상으로 형성되고 상기 지지기판 전면에 결합하는 솔라셀, 상기 직사각형의 길이방향에 대하여 수직으로 상기 지지기판 저면에 결합하는 로드 형상의 하나 이상의 형상변형 프레임, 및 상기 형상변형 프레임의 온도를 조정하여 상기 형상변형 프레임을 직선 또는 Ω 형상으로 변형시키는 형상조절라인을 포함하는 태양 전지 패널;
상기 지지기판 길이방향 중심 영역 저면에 결합하여 상기 태양 전지 패널을 지지하는 지지대; 및
상기 지지대를 지면에 설치하는 지주를 포함하고,
상기 태양 전지 패널은 온도에 따라 상기 지지대를 중심으로 측단이 각각 하방으로 절곡하여 Ω 형상으로 변형하는 것을 특징으로 하는 태양광 발전 장치를 제공한다.
적설 또는 풍속을 감지하는 센서부 및 상기 센서부의 신호에 따라 상기 형상조절라인 제어신호를 인가하여 상기 태양 전지 패널을 Ω 형상으로 절곡시키거나 플레이트 형상으로 변형시키는 제어부를 추가로 포함할 수 있다.
실시예에 따른 태양 전지 패널 및 태양광 발전 장치는 태양 전지 패널을 지지대를 중심으로 말거나 펼 수 있도록 제작하여 눈이 오거나 강풍이 불 경우 저항 면적을 줄여 파손의 위험을 감소시킬 수 있다.
도 1 은 본 발명의 일 실시예에 따른 태양광 발전 장치를 개략적으로 나타낸 사시도이다.
도 2 는 본 발명의 일 실시예에 따른 태양 전지 패널의 전면과 배면을 나타낸 도면이다.
도 3 은 본 발명의 일 실시예에 따른 태양 전지 패널의 단면을 나타낸 도면이다.
도 4 는 본 발명의 일 실시예에 따른 형상변형 프레임이 말아져 있는 상태를 나타낸 도면이다.
도 5 는 본 발명의 일 실시예에 따른 태양광 발전 장치의 제어 시스템을 설명하기 위한 블럭도이다.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명에 따른 절첩식 태양광 가로등의 바람직한 실시예를 설명한다. 이 과정에서 도면에 도시된 선들의 두께나 구성요소의 크기 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시되어 있을 수있다.
또한, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다. 그러므로, 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
도 1 은 본 발명의 일 실시예에 따른 태양광 발전 장치를 개략적으로 나타낸 사시도이고, 도 2 는 본 발명의 일 실시예에 따른 태양광 발전 장치의 태양 전지 패널의 전면과 배면을 나타낸 도면이고, 도 3 은 본 발명의 일 실시예에 따른 태양 전지 패널의 단면을 나타낸 도면이고, 도 4 는 본 발명의 일 실시예에 따른 태양 전지 패널의 형상변형 프레임이 말아져 있는 상태를 나타낸 도면이고, 도 5 는 본 발명의 일 실시예에 따른 태양광 발전 장치의 제어 시스템을 설명하기 위한 블럭도이다.
도 1에 도시된 바와 같이 태양광 발전 장치는 판형상을 유지하거나 원통형으로 말아질 수 있는 태양전지 패널(100), 직사각형 형상의 태양 전지 패널(100)의 길이방향 중심을 지지하는 지지대(210), 상기 지지대(210)를 지면에 설치하는 지주(220)를 포함한다.
태양전지 패널(100)은 도 2 및 3에 도시된 바와 같이, 플렉서블 지지기판(140), 솔라셀(130), 형상변형 프레임(110), 형상조절라인(120)을 포함한다.
지지기판(140)은 플레이트 형상을 가진다. 직사각형 형상이 바람직하다. 지지기판(140)은 플렉서블하다.
솔라셀(130)은 지지기판(140) 상에 배치된다. 솔라셀(130)은 지지기판(140)에 상응하는 형상을 가지거나, 지지기판(140)의 형상에 상응하는 형상으로 복수개가 직렬결합할 수 있다. 솔라셀(130)은 태양광을 전기에너지로 변환시킨다. 솔라셀(130)은 CIGS계 태양전지 등과 같은 I-III-IV족계 반도체 화합물을 포함하는 태양전지, 실리콘계 태양전지 또는 염료 감응 태양전지 일 수 있다. 일반적인 솔라셀을 구성하는 후면전극층, 광흡수층, 전면전극층, 보호코팅층에 대한 설명은 생략하기로 한다.
형상 변형 프레임(110)은 도 1의 실시예와 같이 솔라셀(130) 상면에 배치되거나, 도 2 및 3에 개시된 바와 같이 지지기판(140)의 저면에 배치될 수 있다. 형상 변형 프레임(110)은 태양전지 패널(100)의 길이 방향에 수직이 되도록 지지기판(140)의 저면 또는 솔라셀(130) 상면에 결합한다. 바람직하게, 지지기판(140)이 길이 방향으로 긴 직사각형 형상일 경우 상단과 하단 배치되고, 그리고 그 중간에 복수개 추가로 결합할 수 있다. 도 1 및 도 2의 실시예에서는 상단(110a)과 하단(110c) 그리고 중간(110b)에 하나가 결합한 실시예이다. 상기 형상변형 프레임(110)은 온도에 따라 설정된 형상으로 변경되는 형상기억물질을 재질로 한다. 형상 변형 프레임은 온도에 따라 직선 또는 Ω 형상으로 변형되는 것이 바람직하다.
상기 형상조절라인(120)은 형상 변형 프레임(110)의 로드 형상의 길이방향을 따라 도 2 및 3과 같이 외측에 배치되거나 도 4와 같이 내측에 배치될 수 있다. 형상조절라인(120)은 설정 온도에 따라 직선 또는 Ω 형상으로 변형하는 형상 변형 프레임(110)을 변형시키도록 형상 변형 프레임(110)을 설정 온도로 변화시킨다. 형상조절라인(120)은 열선 또는 냉각선이 될 수 있다.
지지대(210)는 지지기판(110) 길이방향 중심 영역 저면에 결합하여 태양전지 패널(100)을 지지한다.
지주(220)는 지지대(210)를 지면에 설치하도록 지지대(210)에 복수개 결합한다. 복수의 지주(220)는 태양 전지 패널(100)이 지면에 대하여 설정 각도 기울도록 서로 상이한 길이로 형성될 수 있다.
태양 전지 패널(100)은 온도에 따라 지지대(210)를 중심으로 측단이 각각 하방으로 절곡하여 Ω 형상으로 변형하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 실시예에 따른 태양광 발전 장치는 적설 또는 풍속을 감지하는 센서부(1300) 및 상기 센서부(133)의 신호에 따라 상기 형상변형 프레임(110)이 직선 또는 Ω 형상으로 변형하도록 조절하는 형상조절부(1200)에 제어신호를 인가하는 제어부(1100)를 포함한다.
제어부(1100)는 센서부(1300) 인가 신호에 따라 적설이 검출되거나 풍속이 설정 값이상인 것으로 판단되면 형상조절부(1200)에 제어 신호를 인가하여 상기 태양 전지 패널(100)을 Ω 형상으로 절곡시킨다.
상기와 같이 구성된 본 발명의 실시예에 따른 태양 전지 패널 및 태양광 발전 장치는 눈이 오거나 강풍이 불면 넓이가 넓어 저항을 받아 파손 위험이 있는 태양 전지 패널을 지지대를 중심으로 단면이 Ω 형상이 되도록 말아 눈이 쌓이지 않고 바람의 저항을 피할 수 있도록 하여 태양광 발전 장치가 파손되는 것을 방지할 수 있다.
100 : 태양 전지 패널 110 : 형상 변형 프레임
120 : 형상 조절 라인 130 : 솔라셀
140 : 지지기판 1100 : 제어부
1200 : 형상조절부 1300 : 센서부

Claims (6)

  1. 직사각형 형상의 플렉서블 지지기판;
    상기 지지기판과 상응하는 형상으로 형성되고 상기 지지기판 전면에 결합하는 솔라셀;
    상기 직사각형의 길이방향에 대하여 수직으로 상기 지지기판 저면에 결합하고 온도에 따라 직선 또는 Ω 형상으로 변형하는 로드 형상의 하나 이상의 형상변형 프레임; 및
    열선 또는 냉각선으로 구성되어 상기 형상변형 프레임의 온도를 조정하여 상기 형상변형 프레임을 직선 또는 Ω 형상으로 변형시키는 형상조절라인을 포함하고,
    상기 솔라셀이 결합된 상기 지지기판은 상기 형상변형프레임의 변형에 따라 함께 변형하는 것을 특징으로 하는 태양 전지 패널.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 형상변형 프레임은 상기 지지기판의 직사각형의 길이 방향 상단과 하단 그리고 상단과 하단 사이에 결합하는 태양 전지 패널.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 형상변형 프레임은 온도에 따라 설정된 형상으로 변경되는 형상기억물질을 재질로 하는 태양 전지 패널.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 형상조절라인은 상기 형상 변형 프레임의 상기 로드 형상의 길이방향을 따라 내측에 배치되는 것을 특징으로 하는 태양 전지 패널.
  5. 직사각형 형상의 플렉서블 지지기판, 상기 지지기판과 상응하는 형상으로 형성되고 상기 지지기판 전면에 결합하는 솔라셀, 상기 직사각형의 길이방향에 대하여 수직으로 상기 지지기판 저면에 결합하고 온도에 따라 직선 또는 Ω 형상으로 변형하는 로드 형상의 하나 이상의 형상변형 프레임, 및 열선 또는 냉각선으로 구성되어 상기 형상변형 프레임의 온도를 조정하여 상기 형상변형 프레임을 직선 또는 Ω 형상으로 변형시키는 형상조절라인을 포함하고, 상기 솔라셀이 결합된 상기 지지기판은 상기 형상변형프레임의 변형에 따라 함께 변형하는 태양 전지 패널;
    상기 지지기판 길이방향 중심 영역 저면에 결합하여 상기 태양 전지 패널을 지지하는 지지대;
    상기 지지대를 지면에 설치하는 지주;
    적설 또는 풍속을 감지하는 센서부; 및
    상기 센서부의 신호에 따라 상기 형상조절라인의 열선 또는 냉각선에 전원을 인가하여 상기 태양 전지 패널을 Ω 형상으로 절곡시키거나 플레이트 형상으로 변형시키는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 태양광 발전 장치.
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