KR101920254B1 - Solar Energy Generation Greenhouse Using Easy Replacement of Solar Cell - Google Patents
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Abstract
본 발명의 일 측면에 따른 교체가 용이한 태양전지를 활용한 태양광 발전 온실은 복수개의 경사면이 결합되어 형성되는 지붕과 및 외벽을 형성하는 프레임과, 상기 프레임 외측에 감싸지며 양지식물을 재배하기 위하여 태양광을 투과시키기 위한 유리벽체를 구비하는 온실과, 직사광이 유입되는 상기 지붕의 일 측면에 구비되어 태양광을 흡수하여 전기를 생산하는 결정질 태양전지와, 상기 온실의 외벽 및 상기 결정질 태양전지의 타 측면 지붕을 감싸는 상기 유리벽체의 실내측에 구비되어 태양광을 흡수 및 투과하며 교체가 용이하도록 상기 프레임에서 착탈 가능한 비정질 태양광모듈과, 상기 유리벽체의 실내측에서 수평으로 형성되며 상기 비정질 태양광모듈이 상기 프레임에서 착탈 가능하도록 하단에 고정홀을 구비하는 수평프레임과, 상기 수평프레임과 수직으로 결합되어 상기 온실의 외벽을 형성하는 수직프레임과, 상기 수평프레임 및 상기 수직프레임 내부에 삽입되어 상기 수평프레임에 수직으로 상기 수직프레임을 연결시키는 연결재와, 상기 결정질 태양전지와 상기 비정질 태양광모듈로부터 발생한 전기에너지를 축전하는 축전시스템을 포함할 수 있다.A solar power generation greenhouse using a solar cell that is easily replaceable according to an aspect of the present invention includes a roof having a plurality of inclined surfaces coupled to each other, a frame forming an outer wall, A crystalline solar cell provided on one side of the roof for receiving direct sunlight to absorb sunlight to produce electricity; and an outer wall of the greenhouse, An amorphous photovoltaic module provided on the inner side of the glass wall surrounding the other side roof of the glass wall and detachable from the frame so as to easily absorb and transmit sunlight and to be replaced; A horizontal frame having a fixing hole at a lower end thereof so that the solar module can be detached from the frame; A vertical frame coupled to the frame vertically to form an outer wall of the greenhouse; a linking member inserted into the horizontal frame and the vertical frame to vertically connect the vertical frame to the horizontal frame; And a power storage system for storing electric energy generated from the solar module.
Description
본 발명은 교체가 용이한 태양전지를 활용한 태양광 발전 온실에 관한 것으로, 보다 상세하게는 온실을 형성하는 유리벽체 후면의 프레임에 착탈 가능한 태양광모듈이 구비되어 태양광모듈의 파손 및 고장이 발생할 때 교체가 용이하여 효과적으로 유지 보수를 할 수 있는 태양전지를 활용한 태양광 발전 온실에 관한 것이다.The present invention relates to a photovoltaic power generation greenhouse using a solar cell which can be easily replaced, and more particularly, to a solar power generation greenhouse using a solar cell module which is detachable from a frame on the rear surface of a glass wall forming a greenhouse, The present invention relates to a photovoltaic power generation greenhouse using a solar cell that can be easily replaced and can be effectively maintained.
온실(greenhouse)은 식물(꽃이나 채소, 과일 등)을 재배하기 위하여 투명한 이중유리나 비밀로 구성되어 외부로부터 빛을 투과시키는 전용건물로서, 식물을 날씨나 온도 또는 해충의 영향으로부터 보호하는 것이며, 식물이 순조롭고도 빠르게 성장 가능하도록 한다. 특히, 열대 또는 한대 지역에서는 온실이 제공하는 적당한 온도 및 습도 환경에 의한 식물의 성장촉진 효과가 더욱 현저하다.A greenhouse is a private building that is made of transparent double glazes or secrets to grow plants (flowers, vegetables, fruits, etc.) and transmits light from the outside. It protects plants from the effects of weather, temperature or insects, Making it possible to grow smoothly and quickly. Particularly, in the tropical region or in one region, the growth promotion effect of the plant due to the appropriate temperature and humidity environment provided by the greenhouse is more remarkable.
이러한 온실은 일반적으로, 빛을 투과할 수 있는 지붕을 구비한다. 태양광은 식물이 광합성 작용을 행할 수 있도록 지붕을 통하여 식물에 조사된다. 나아가, 온실은 온도나 습도 등을 제어하는 공조설비를 몇 개 정도 갖추고, 온실 내의 온도 및 습도가 식물의 성장에 최적상태로 되도록 제어한다. 또한, 스프링클러를 갖추어, 물을 식물에 정기적으로 살포한다.These greenhouses generally have a roof that can transmit light. Solar light is irradiated to plants through the roof to allow plants to perform photosynthesis. Furthermore, the greenhouse has a number of air conditioning facilities that control temperature and humidity, and controls the temperature and humidity in the greenhouse to be optimal for plant growth. In addition, equipped with a sprinkler, water is regularly sprayed on plants.
이들 장치가 작동함에 따라, 온실은 대량의 전력을 소비하게 된다. 그 결과, 온실을 사용하고 있는 사용자(농민 등)에게 전기세는 큰 부담이 된다. 여기서, 온실에 있어서 빛이 가장 강하고, 일사량이 가장 충분한 장소(일반적으로는 지붕)에 투광성 비정질 태양전지를 부착하여, 식물에 대한 광조사에 영향을 주지 않으면서 전력을 공급하는 기술이 제안되었다.As these devices operate, greenhouses consume large amounts of power. As a result, the electricity tax is a heavy burden for the users (farmers, etc.) who use the greenhouse. Here, a technique has been proposed in which a light-transmissive amorphous solar cell is attached to a place where the light is strongest in the greenhouse and the radiation is the most sufficient (generally, a roof), and power is supplied to the plant without affecting light irradiation.
그러나, 비정질 태양전지는 투광성을 갖추고 있지만 여전히 적잖이 태양광의 차폐 또는 흡수를 초래하며, 태양광이 충분하지 않은 경우, 식물의 성장에 영향을 끼치며 이중유리 사이에 설치되어 유지관리와 교체가 어려운 문제가 발생하고 있다.Amorphous solar cells, however, still have some translucency, but they still cause much shading or absorption of sunlight, and if there is not enough sunlight, it affects the growth of the plant. .
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 태양광의 유입량이 많은 남향에는 비정질 태양전지를 사용하고, 온실의 외벽에는 비정질 태양전지를 착탈 가능하도록 설치하여 식물의 성장에 필요한 빛을 적절한 세기와 위치에 따라 교체하여 유지 보수를 효과적으로 진행할 수 있는 태양전지를 활용한 태양광 발전 온실을 제공하는 것이다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above-mentioned problems, and it is an object of the present invention to provide an amorphous solar cell in which the amorphous solar cell is installed on the outer wall of a greenhouse, The present invention provides a photovoltaic power generation greenhouse using a solar cell capable of effectively performing maintenance by replacing the light required for the solar cell with an appropriate intensity and position.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 측면에 따른 교체가 용이한 태양전지를 활용한 태양광 발전 온실은 복수개의 경사면이 결합되어 형성되는 지붕과 및 외벽을 형성하는 프레임과, 상기 프레임 외측에 감싸지며 양지식물을 재배하기 위하여 태양광을 투과시키기 위한 유리벽체를 구비하는 온실과, 직사광이 유입되는 상기 지붕의 일 측면에 구비되어 태양광을 흡수하여 전기를 생산하는 결정질 태양전지와, 상기 온실의 외벽 및 상기 결정질 태양전지의 타 측면 지붕을 감싸는 상기 유리벽체의 실내측에 구비되어 태양광을 흡수 및 투과하며 교체가 용이하도록 상기 프레임에서 착탈 가능한 비정질 태양광모듈과, 상기 유리벽체의 실내측에서 수평으로 형성되며 상기 비정질 태양광모듈이 상기 프레임에서 착탈 가능하도록 하단에 고정홀을 구비하는 수평프레임과, 상기 수평프레임과 수직으로 결합되어 상기 온실의 외벽을 형성하는 수직프레임과, 상기 수평프레임 및 상기 수직프레임 내부에 삽입되어 상기 수평프레임에 수직으로 상기 수직프레임을 연결시키는 연결재와, 상기 결정질 태양전지와 상기 비정질 태양광모듈로부터 발생한 전기에너지를 축전하는 축전시스템을 포함할 수 있다.According to an aspect of the present invention, there is provided a photovoltaic power generation greenhouse using a solar cell that is easy to replace, including a roof having a plurality of inclined surfaces coupled to each other, a frame forming an outer wall, A solar cell having a glass wall for transmitting sunlight to grow sunny plants, a crystalline solar cell provided on one side of the roof for introducing direct sunlight to absorb sunlight to generate electricity, An amorphous photovoltaic module provided on an inner side of the glass wall surrounding the outer wall of the greenhouse and the other side roof of the crystalline solar cell and detachable from the frame so as to easily absorb and transmit sunlight and to be replaced; The amorphous photovoltaic module is fixed to the lower end of the frame so as to be detachable from the frame. A vertical frame which is vertically coupled to the horizontal frame and forms an outer wall of the greenhouse, a connecting member inserted into the horizontal frame and the vertical frame to vertically connect the vertical frame to the horizontal frame, And a power storage system for storing electric energy generated from the crystalline solar cell and the amorphous solar module.
상기 유리벽체는 단부에 구비되는 스페이서에 의하여 2중 및 3중으로 소정의 간격을 유지하며 형성되고 자외선을 차단하는 다수의 기능성 유리창과, 다수의 상기 기능성 유리창 사이에 구비되어 실내와 실외의 열교현상을 차단하기 위한 실런트와, 상기 기능성 유리창 실내측에 구조용 접착제에 의하여 접착되어 상기 프레임에 결합되는 결합프레임을 구비할 수 있다.The glass wall is formed by a spacer provided at an end portion and is formed to maintain a predetermined gap therebetween. The functional glass windows block ultraviolet rays. A plurality of functional glass windows are provided between the plurality of functional glass windows, And a joint frame which is bonded to the frame by being adhered to the functional glass window by a structural adhesive.
상기 비정질 태양광모듈은 상기 수평프레임에 착탈 가능하도록 상기 유리벽체의 실내측에 구비되며 태양광을 흡수 및 투과시키는 비정질 태양전지와, 상기 비정질 태양전지의 실내 측면에 결합되어 상기 비정질 태양전지를 통해 흡수되지 않고 관통되는 태양광을 실내로 투과하는 투과창과, 상기 비정질 태양전지의 상부에 구비되어 상기 비정질 태양전지에서 흡수하여 발생하는 전기에너지를 상기 축전시스템으로 전달하기 위한 케이블과, 상기 케이블이 관통되는 배선홀이 상부에 구비되며 상기 비정질 태양전지와 상기 투과창을 내부에 수용하고 고정철물에 의하여 상기 프레임에서 착탈가능한 착탈프레임과, 상기 착탈프레임의 실내측에 결합되어 상기 비정질 태양전지 및 상기 투과창이 실내측으로 이탈되는 것을 방지하는 이탈방지프레임을 구비할 수 있다.The amorphous solar module includes an amorphous solar cell provided on an inner side of the glass wall to be detachable from the horizontal frame and absorbing and transmitting sunlight; A cable for passing electrical energy generated by absorption of the amorphous solar cell to the power storage system, the cable being provided on an upper portion of the amorphous solar cell; A detachable frame having an upper wiring hole formed therein and receiving the amorphous solar cell and the transmission window therein, the detachable frame being detachable from the frame by a fixing hardware; and an amorphous solar cell, A departure prevention frame for preventing the window from being released to the room side Can be compared.
상기 수평프레임은 상기 수평프레임의 실외측에 구비되어 상기 결합프레임을 고정하기 위하여 상기 고정철물에 의하여 상기 프레임에 고정되는 고정클립과, 상기 수평프레임의 하단과 상기 착탈프레임의 상부 실내측에 결합되어 상기 케이블이 외부로 노출되는 것을 방지하는 커버를 구비할 수 있다.The horizontal frame includes a fixing clip provided on the outdoor side of the horizontal frame and fixed to the frame by the fixing hardware to fix the coupling frame, and a fixing clip coupled to a lower end of the horizontal frame and an upper room side of the detachable frame And a cover for preventing the cable from being exposed to the outside.
상기 수평프레임은 하단을 일부 개방하며 상기 연결재를 감싸는 몸체와, 상기 몸체의 실외측에 구비되어 상기 결합프레임을 통한 열교현상을 차단하기 위한 가스켓과, 상기 가스켓과 상기 고정클립의 일 단부가 수용되는 다수의 수용홀과, 상기 몸체의 실외측 하단에 구비되어 실외 및 실내의 열교현상을 차단하는 중공홀과, 상기 프레임 후면에 구비되어 상기 케이블을 내측에 구비하여 상기 케이블의 노출을 차단하는 수용공간을 구비할 수 있다.The horizontal frame includes a body for partially opening a lower end thereof and surrounding the connection member, a gasket provided on an outdoor side of the body for blocking heat bridging through the joint frame, and a gasket for receiving one end of the gasket and the fixing clip A hollow hole provided at a lower end of the outdoor side of the body to block thermal bridging between outdoor and indoor spaces; a housing space provided on the rear side of the frame for blocking exposure of the cable, .
본 발명에 따른 교체가 용이한 태양전지를 활용한 태양광 발전 온실에 의하면, 온실을 형성하는 프레임에 비정질 태양광모듈을 착탈 가능하도록 설치하여 식물의 성장에 필요한 빛을 공급하기 위하여 설치 위치를 변경하거나 파손 등에 의한 교체를 용이하게 할 수 있는 것이다.According to the present invention, the amorphous solar module is detachably installed in the frame for forming the greenhouse, and the installation position is changed in order to supply the light necessary for growing the plant Or replacement due to breakage or the like can be facilitated.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 교체가 용이한 태양전지를 활용한 태양광 발전 온실을 나타낸 사시도.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 온실을 형성하는 프레임을 나타낸 사시도.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 비정질 태양광모듈을 나타낸 횡단면도.
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 비정질 태양광모듈을 나타낸 종단면도.
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 비정질 태양광모듈이 프레임에 설치된 모습을 나타낸 단면도.
도 6은 도 5에 도시된 비정질 태양광모듈이 프레임에 설치된 모습을 나타낸 분해단면도.1 is a perspective view illustrating a solar power generation greenhouse using a solar cell that can be easily replaced according to an embodiment of the present invention.
2 is a perspective view illustrating a frame for forming a greenhouse according to an embodiment of the present invention;
3 is a cross-sectional view of an amorphous solar module according to an embodiment of the present invention.
4 is a longitudinal sectional view of an amorphous solar module according to an embodiment of the present invention.
5 is a cross-sectional view illustrating an amorphous solar module mounted on a frame according to an embodiment of the present invention.
FIG. 6 is an exploded cross-sectional view showing the amorphous solar module shown in FIG. 5 installed on a frame.
이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 일 실시 예에 따른 교체가 용이한 태양전지를 활용한 태양광 발전 온실에 대해 상세히 설명한다.DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, a photovoltaic greenhouse using a solar cell according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 교체가 용이한 태양전지를 활용한 태양광 발전 온실을 나타낸 사시도이다.1 is a perspective view illustrating a solar power generation greenhouse using a solar cell that can be easily replaced according to an embodiment of the present invention.
도 1에 도시된 바와 같이 본 발명의 일 실시 예에 따른 태양전지를 활용한 태양광 발전 온실은 복수개의 경사면이 결합되어 지붕(120)을 형성하며, 태양광이 투과되어 양지식물을 재배하기 위하여 유리벽체(200)로 감싸지는 온실(100)과, 직사광이 유입되는 상기 지붕(120)의 일 측면에 구비되어 태양광을 흡수하여 전기를 생산하는 결정질 태양전지(300)와, 상기 온실(100)의 외벽(130) 및 상기 결정질 태양전지(300)의 타 측면 지붕(120)을 감싸는 상기 유리벽체(200)의 실내측에 구비되어 태양광을 흡수 및 투과하며 교체가 용이하도록 상기 프레임(110)에서 착탈 가능한 비정질 태양광모듈(400)과, 상기 유리벽체(200)의 실내측에서 상기 프레임(110)을 감싸며 상기 비정질 태양광모듈(400)이 상기 프레임(110)에서 착탈 가능하도록 하단에 고정홀을 구비하는 수평프레임(500)과, 상기 결정질 태양전지(300)와 상기 비정질 태양광모듈(400)로부터 발생한 전기에너지를 축전하는 축전시스템(700)을 포함할 수 있다.As shown in FIG. 1, a solar power generation greenhouse using a solar cell according to an embodiment of the present invention is formed by joining a plurality of inclined surfaces to form a
상기 온실(100)은 광선, 온도, 습도 등을 조절하여 각종 식물을 재배하기 위한 구조물로써, 식물의 생육방식에 따라 온실(100) 내부의 온도를 조절할 수 있다. 이러한 온실(100)은 태양광을 공급받는데 그림자나 기타 장애물에 의한 일사량 사각지대를 최소화하도록, 외벽(130) 중 특히 지붕(120)에서 태양광에 의한 발전이 이루어지도록 할 수 있다.The
상기 온실(100)은 도 2에 도시된 바와 같이 상기 외벽(130) 및 상기 지붕(120)을 형성하는 프레임(110)과, 상기 프레임(110)을 감싸며 상기 온실(100) 내부로 태양광을 투과시키기 위하여 2중 및 3중으로 형성된 상기 유리벽체(200)와, 상기 온실(100) 내부에 구비되어 상기 양지식물의 부족한 파장을 보완하거나 야간 생육을 조절하는 조명장치와, 상기 온실(100)의 남향에 설치되는 상기 결정질 태양전지(300)가 설치된 상기 외벽(130)의 실내측 방면과 상기 지붕(120)의 실내에 설치되어 상기 결정질 태양전지(300)에서 흡수되지 않고 투과되는 태양광을 확산시켜 상기 양지식물로 전달하는 광확산필름과, 상기 광확산필름이 설치된 상기 외벽(130)의 타면에 설치되어 상기 온실(100) 내부로 유입되는 태양광을 차단하는 차광필름을 구비할 수 있다.2, the
상기 프레임(110)은 상기 온실(100)의 형태를 다양하게 형성할 수 있도록 지면에서 다양한 형상으로 조립 및 설치할 수 있다. 상기 프레임(110)은 철재, 알루미늄 등 다양한 재질로 형성하여 상기 온실(100)의 하중을 지지할 수 있는 구조로 형성될 수 있다.The
이러한, 상기 프레임(110)에 의하여 외벽(130) 및 지붕(120)의 형태가 결정될 수 있으며, 외벽(130)을 형성하는 상기 프레임(110)은 수평프레임(500)과 수직프레임(600)으로 구분될 수 있다.The shape of the
이 때, 상기 수평프레임(500)과 수직프레임(600)가 직교되는 위치에는 연결재(150)가 구비되어 상기 수평프레임(500)에서 수직으로 상기 수직프레임(600)이 설치될 수 있다. 상기 연결재(150)와 상기 수평프레임(500) 및 상기 수직프레임(600)은 고정철물(140)에 의하여 결합될 수 있으며, 상기 수직프레임(600)은 실내측에 별도의 수용공간(550)이 구비될 수 있다.At this time, a connecting
상기 유리벽체(200)는 2중 및 3중으로 상기 프레임(110)의 외측에 결합되어 태양광을 투과시키며 실외와 실내의 열교현상을 차단할 수 있다.The
상기 조명장치는 온실(100) 내에 설치되는 다수의 LED에 전기에너지를 공급함으로써, LED의 조사량(照射量)을 조절하는 장치로써, 온실(100) 내에서 재배되는 식물의 종류에 따라 조사량을 늘이거나 감소시킬 수 있다. 이와 더불어 다양한 파장의 LED가 온실(100) 내에 장착될 경우, 필요에 따라 원하는 파장의 LED에만 전기를 공급함으로써, 온실(100) 내의 식물에 필요한 파장의 빛을 공급할 수 있다.The illumination device adjusts the irradiation amount of the LED by supplying electric energy to a plurality of LEDs installed in the
이와 같이 조명장치는 축전시스템(700)으로부터 축전된 전기에너지를 조명장치로 공급한다. 즉, 일사량이 부족한지 여부를 판단한 후, 일사량이 부족하면 축전시스템(700)으로부터 조명장치로 전기에너지를 공급함으로써 부족한 일사량을 충당할 수 있다.Thus, the illumination device supplies the electric energy accumulated from the
이러한, 상기 조명장치에 의하여 일사량이 부족한 야간이나 날씨가 흐린 날에도 양지식물에 다양한 파장의 빛을 공급할 수 있다.Such a lighting device can supply light of various wavelengths to sunny plants even at nighttime or when the weather is cloudy due to insufficient amount of solar radiation.
상기 온실(100)의 프레임(110)과 상기 유리벽체(200)에 의하여 형성되는 외벽(130)은 지면에서 상부로 연장되어 형성될 수 있으며, 상기 지붕(120)은 외벽(130)의 상단에 구비되어 태양광에 의하여 전기를 생산할 수 있다.The
상기 지붕(120)은 상기 결정질 태양전지(300)가 설치되는 남향측의 제 1지붕(121)과, 상기 제 1지붕(121)의 일 단면에 소정의 각도로 결합되는 제 2지붕(122)을 구비할 수 있다.The
상기 제 1지붕(121)은 태양광의 유입량이 많은 남향으로 위치될 수 있으며, 직사광선이 상기 결정질 태양전지(300)에 직접 유입되어 많은 전기에너지가 생산될 수 있다. 또한, 상기 제 1지붕(121)과 상기 제 2지붕(122)은 다양한 형태로 형성될 수 있다.The
상기 광확산필름은 상기 지붕(120)이 구비되는 온실(100)의 지붕(120)에 해당하는 유리벽체(200)의 내측면에 구비되어 제 1지붕(121)에 구비된 상기 결정질 태양전지(300)를 투과한 태양광이 확산되어 상기 온실(100) 내부의 양지식물로 전달될 수 있도록 할 수 있다.The light diffusion film is provided on the inner surface of the
이러한 광확산필름의 재질은 많은 광투과성과 투명성을 가진 유기물 재료가 될 수 있다. 상기 유기물 재료는 아크릴 레진(acrylic resins), 불포화폴리에스테르 레진(unsaturated polyester resins), 우레탄 레진(urethane resins), 에폭시 레진(epoxy resins), 또는 멜라민 레진(melamine resins)이 될 수 있다.The material of such a light diffusion film can be an organic material having many light transmittance and transparency. The organic material may be acrylic resins, unsaturated polyester resins, urethane resins, epoxy resins, or melamine resins.
상기 광확산필름은 빛의 투과도를 위해서 투명재료로 형성되며, 상기 광확산필름에 태양광이 입사하면, 빛이 확산되기에 원하는 파장대의 빛의 투과를 유도할 수 있다. 이러한, 광확산필름을 이용하면 단파장 뿐만 아니라, 장파장의 광흡수도 크게 향상될 수 있다.The light diffusion film is formed of a transparent material for light transmittance. When sunlight enters the light diffusion film, the light is diffused, and thus light of a desired wavelength range can be guided. When such a light diffusion film is used, not only a short wavelength but also a light absorption of a long wavelength can be greatly improved.
상기 결정질 태양전지(300)는 직사광의 유입량이 많은 남향의 제 1지붕(121)의 이중유리 사이에 그리드(Grid) 형태로 설치될 수 있으며, 태양광의 일사량을 조절하기 위하여 박막 태양전지인 결정질 실리콘 태양전지로 형성될 수 있다.The crystalline
상기 결정질 태양전지(300)는 상기 비정질 태양광모듈(400)과 같은 염료감응 태양전지(Dye-sensitized solar cell; DSSC)가 직사광의 유입량이 높으면 갈라지거나 기능을 발휘하지 못하는 단점이 있기에 온실(100)의 외측에서 직사광의 유입량이 많은 남향의 지붕(120)에 설치할 수 있다.The crystalline
상기 결정질 태양전지(300)는 실리콘 덩어리를 얇은 기판으로 절단하여 제작하며, 실리콘 덩어리의 제조 방법에 따라 단결정(single crystal) 형태와 다결정(polycrystalline) 형태로 구분되며, 기본적으로 p-n 동종접합(homojunction)으로서 태양전지에 사용된다. 단결정은 순도가 높고 결정결함밀도가 낮은 고품위의 재료로서 높은 효율을 달성할 수 있으나 고가이고, 다결정 재료는 상대적으로 저급한 재료를 저렴한 공정으로 처리하여 상용화가 가능한 정도의 효율의 전지를 생산한다. 이러한 결정질 실리콘 태양전지의 이론적 최대 효율은 약 25%이며 이미 실험실 수준에서는 이 한계치에 가까운 효율이 보고된 바 있다. 하지만 단결정 또는 다결정 웨이퍼를사용하며 양산용으로 제작되는 셀의 효율은 대략 14% ~ 17%를 보이고 있다. 이때, 변환효율 100%는 1m2의 너비에서 1KW의 전력생산을 하는 것을 의미한다.The crystalline
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 비정질 태양광모듈을 나타낸 횡단면도이고, 도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 비정질 태양광모듈을 나타낸 종단면도이고, 도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 비정질 태양광모듈이 프레임에 설치된 모습을 나타낸 단면도이다.FIG. 3 is a cross-sectional view illustrating an amorphous solar module according to an embodiment of the present invention, FIG. 4 is a vertical sectional view illustrating an amorphous solar module according to an embodiment of the present invention, and FIG. 5 is a cross- Sectional view showing a state in which the amorphous solar module according to the present invention is installed on a frame.
도 3 내지 도 5에 도시된 바와 같이 본 발명의 일 실시 예에 따른 비정질 태양광모듈(400)은 상기 비정질 태양광모듈(400)은 상기 수평프레임(500)에 의하여 상기 프레임(110)에 착탈 가능하도록 상기 유리벽체(200)의 실내측에 구비되며 태양광을 흡수 및 투과시키는 비정질 태양전지(410)와, 상기 비정질 태양전지(410)의 실내 측면에 결합되어 상기 비정질 태양전지(410)를 통해 흡수되지 않고 관통되는 태양광을 실내로 투과하는 투과창(420)과, 상기 비정질 태양전지(410)의 상부에 구비되어 상기 비정질 태양전지(410)에서 흡수하여 발생하는 전기에너지를 상기 축전시스템(700)으로 전달하기 위한 케이블(430)과, 상기 케이블(430)이 관통되는 배선홀(441)이 상부에 구비되며 상기 비정질 태양전지(410)와 상기 투과창(420)을 내부에 수용하고 고정철물(140)에 의하여 상기 프레임(110)에서 착탈가능한 착탈프레임(440)과, 상기 착탈프레임(440)의 실내측에 결합되어 상기 비정질 태양전지(410) 및 상기 투과창(420)이 실내측으로 이탈되는 것을 방지하는 이탈방지프레임(450)을 구비할 수 있다.3 to 5, the amorphous
상기 비정질 태양광모듈(400)은 상기 온실(100)의 전체 면적에 걸쳐 사용하는 경우 기존에 셀 간격을 띄어 배열한 태양전지에 비해 온실(100) 내에 균일한 일조 조건을 제공할 수 있다. 상기 온실(100)의 외벽(130)은 곡선이나 직선 등을 이용하여 다양한 형태로 이루어질 수 있으므로 상기 비정질 태양광모듈(400)은 유연한 재질로 구현되어 구부림이 가능한 것이 사용될 수 있다.When the amorphous
상기 비정질 태양전지(410)는 태양광을 흡수하는 역할을 수행하는 염료의 종류와 농도 또는 전극층의 종류와 두께를 조절하여 투과되는 광의 파장과 투과율이 선택되는 염료감응 태양전지(Dye-sensitized solar cell; DSSC)로 형성될 수 있다.The amorphous
여기서, 상기 비정질 태양전지(410)에 사용되는 염료감응 태양전지는 p-n 접합을 이용하는 웨이퍼 형태의 실리콘이나 화합물 태양전지와 달리 가시광선의 파장을 가지는 빛이 입사하면 이를 받아 전자-홀 쌍을 형성할 수 있는 염료분자와 여기된 전자를 받아들일 수 있는 산화물 반도체 그리고 일을 하고 전지로 돌아오는 전자와 반응하는 전해질을 그 주된 구성성분으로 할 수 있다.Here, the dye-sensitized solar cell used in the amorphous
지금까지 잘 알려진 염료감응 태양전지는 스위스의 그라첼(Gratzel) 등에 의해 발표되었다. 그라첼 등에 의해 발표된 광전기화학적 태양전지는 가시광선을 흡수하여 전자-홀 쌍(electron-hole pair)을 생성할 수 있는 감광성 염료분자와, 염료분자가 흡착되어 있는 나노입자 이산화티탄(TiO2)으로 이루어지는 산화물 반도체 전극, 백금 혹은 탄소가 코팅된 상대 전극, 그리고 그 사이에 채워진 전해질 용액으로 구성된다. 이 광화학적 전지는 p-n 접합을 이용하는 웨이퍼 형태의 태양전지에 비하여 전력당 제조 원가가 저렴하여 주목받아 왔다.Well known dye-sensitized solar cells have been published by Gratzel et al. In Switzerland. The photo-electrochemical solar cell presented by Gratel et al. Is composed of a photosensitive dye molecule capable of absorbing visible light to generate an electron-hole pair, and a nanoparticle titanium dioxide (TiO 2) with dye molecules adsorbed thereon An oxide semiconductor electrode, a counter electrode coated with platinum or carbon, and an electrolyte solution filled therebetween. This photochemical cell has attracted attention because it is cheaper to manufacture than a wafer type solar cell using p-n junction.
이처럼 염료감응 태양전지에서, 광의 흡수를 통한 전자의 발생은 염료에서 이루어지고 전극으로 사용되는 이산화티탄과 같은 산화물반도체는 단순히 발생한 전자를 전도체로 이루어진 축전시스템(700)으로 이동시키는 역할을 수행하므로 반투명한 성질을 가질 수 있게 되고 사용되는 염료를 무엇으로 하느냐에 따라 염료에 흡수되어 전자를 발생시키는 파장대가 달라짐으로 인해 파장의 선택이 가능하다.In the dye-sensitized solar cell, the generation of electrons through absorption of light is performed in the dye, and the oxide semiconductor such as titanium dioxide used as an electrode merely moves generated electrons to the
아울러, 전극에 흡착되는 염료의 종류 및 농도를 조절하거나 전극층의 종류와 두께를 변화시킴으로써 용이하게 투과율을 조절할 수 있다.In addition, the transmittance can be easily controlled by controlling the type and concentration of the dye adsorbed on the electrode or by changing the type and thickness of the electrode layer.
이와 같이, 상기 비정질 태양전지(410)로 염료감응 태양전지를 사용하는 경우, 광을 흡수하는 역할을 수행하는 염료의 종류와 농도 또는 전극층의 종류와 두께를 조절하여 투과되는 광의 파장과 투과율을 선택할 수 있다. 즉 염료감응 태양전지에서는 TiO2와 같은 산화물 반도체에 흡착되는 염료를 달리하는 것만으로 투과되는 파장을 조절할 수 있으며, 전극층의 종류와 두께 그리고 염료의 종류와 농도 등을 달리하여 투과율을 변경하는 것도 가능하다. 또한, 염료감응 태양전지에서 전기를 발생시키는 발전에 사용되는 파장은 사용하는 염료에 따라 달라질 수 있다.When the dye-sensitized solar cell is used as the amorphous
하지만, 상기 비정질 태양전지(410)는 상기 결정질 태양전지(300)와 달리 직사광의 유입량이 높으면 갈라지거나 기능을 발휘하지 못하므로 교체를 하는 등의 유지보수가 필요하다.However, unlike the crystalline
그러므로 상기 비정질 태양전지(410)는 유지보수를 위하여 교체가 용이하도록 상기 유리벽체(200) 후면에서 프레임(110)을 감싸며 형성된 수평프레임(500)에 의하여 착탈 가능하도록 유도할 수 있다.Therefore, the amorphous
또한, 상기 비정질 태양전지(410)는 자외선에 취약하므로 유리벽체(200)에서 자외선을 차단한 후 상기 비정질 태양전지(410)로 태양광이 전달되도록 할 수 있다.In addition, since the amorphous
이러한 상기 비정질 태양전지(410)는 도 6에 도시된 바와 같이 실내측에 투과창(420)이 구비되어 상기 투과창(420)의 실외측에 도포되어 상기 수평프레임(500)에 착탈 가능할 수 있다.As shown in FIG. 6, the amorphous
상기 투과창(420)은 상기 비정질 태양전지(410)에서 흡수되지 않고 투과되는 태양광이 실내로 투과되어 양지식물에게 전달되도록 할 수 있다.The
또한, 상기 비정질 태양전지(410)의 상부에는 상기 비정질 태양전지(410)에서 흡수된 태양광이 전기에너지로 변환되어 상기 축전시스템(700)으로 전달하는 케이블(430)이 구비될 수 있다.The amorphous
이 때, 상기 온실(100)을 형성하는 프레임(110) 중 수평으로 연결된 수평프레임(500)의 고정홀에 상부가 수용되며 하단 및 양 측면이 별도의 고정철물(140)에 의하여 상기 프레임(110)에 고정되는 착탈프레임(440)은 상부에 상기 케이블(430)이 관통하여 상기 수평프레임(500) 내부에 수용되어 노출되지 않도록 상기 배선홀(441)이 구비될 수 있다.At this time, the upper part of the
상기 착탈프레임(440)은 실외측에 상기 비정질 태양전지(410)가 실외측으로 이탈되지 않도록 이탈방지판(442)이 구비될 수 있으며, 후면에는 상기 수평프레임(500)의 커버(570) 및 이탈방지프레임(450)이 결합되도록 결합돌기(443)가 구비될 수 있다.The
그리고 상기 착탈프레임(440)의 하단 및 양 측면에는 코킹재가 구비되어 상기 수평프레임(500)과 일체성을 높일 수 있으며, 상기 수평프레임(500)과 접하는 면은 별도의 중공부가 구비될 수 있다.A caulking material may be provided on the lower end and both sides of the
상기 이탈방지프레임(450)은 상기 착탈프레임(440)의 양측면 및 하단의 실내측에 결합되어 상기 투과창(420)이 이탈되는 것을 방지하며, 상기 착탈프레임(440)을 프레임(110)에 고정되는 고정철물(140)이 노출되는 것을 방지할 수 있다.The
이와 같이 상기 비정질 태양광모듈(400)은 유리벽체(200)의 실내측에 구비되는 상기 수평프레임(500)에 삽입되어 상기 비정질 태양전지(410)가 파손되거나 계절이나 작물의 종류에 따라 상기 비정질 태양전지(410)의 교체를 진행할 때 간단하고 효과적으로 프레임(110)에서 착탈 가능할 수 있다.The amorphous
이 때, 상기 비정질 태양광모듈(400) 전면에 구비되는 상기 유리벽체(200)는 단부에 구비되는 스페이서(211)에 의하여 2중 및 3중으로 소정의 간격을 유지하며 형성되고 자외선을 차단하는 다수의 기능성 유리창(210)과, 다수의 상기 기능성 유리창(210) 사이에 구비되어 실내와 실외의 열교현상을 차단하기 위한 실런트(220)와, 상기 기능성 유리창(210) 실내측에 구조용 접착제(231)에 의하여 접착되어 상기 프레임(110)에 결합되는 결합프레임(230)을 구비할 수 있다.At this time, the
상기 결합프레임(230)은 상기 기능성 유리창(210) 단부에 구조용 접착제(231)에 의하여 상기 기능성 유리창(210) 실내측에 견고하게 고정될 수 있으며, 상기 기능성 유리창(210)과 상기 결합프레임(230) 사이에는 열교현상을 차단하기 위한 별도의 가스켓(520)이 구비될 수 있다.The
이러한 상기 결합프레임(230)은 상기 수평프레임(500)에 결합될 수 있도록 단면이 'ㄷ'자 형태로 상기 기능성 유리창(210) 단부에 길게 형성될 수 있다.The
상기 수평프레임(500)은 상기 수평프레임(500)의 실외측에 구비되어 상기 결합프레임(230)을 고정하기 위하여 상기 고정철물(140)에 의하여 상기 프레임(110)에 고정되는 고정클립(560)과, 상기 수평프레임(500)의 하단과 상기 착탈프레임(440)의 상부 실내측에 결합되어 상기 케이블(430)이 외부로 노출되는 것을 방지하는 커버(570)를 구비할 수 있다.The
이러한 상기 수평프레임(500)은 상기 연결재(150)를 감싸는 몸체(510)와, 상기 몸체(510)의 실외측에 구비되어 상기 결합프레임(230)을 통한 열교현상을 차단하기 위한 가스켓(520)과, 상기 가스켓(520)과 상기 고정클립(560)의 일 단부가 수용되는 다수의 수용홀(530)과, 상기 몸체(510)의 실외측 하단에 구비되어 실외 및 실내의 열교현상을 차단하는 중공홀(540)과, 상기 프레임(110) 후면에 구비되어 상기 케이블(430)을 내측에 구비하여 상기 케이블(430)의 노출을 차단하는 수용공간(550)을 구비할 수 있다.The
상기 몸체(510)는 하단이 일부 개방되어 상기 연결재(150)를 감쌀 수 있으며, 상기 몸체(510)의 실외측에서 하단으로 연장되는 위치에 상기 가스켓(520)과 상기 결합프레임(230)을 고정하는 고정클립(560)이 일부 수용되는 수용홀(530)이 구비될 수 있다.The
또한, 상기 몸체(510)의 하단에는 상기 중공홀(540)이 구비될 수 있으며, 상기 중공홀(540)의 실내측에는 상기 비정질 태양광모듈(400)이 안착되는 안착부와 상기 안착부에서 상기 몸체(510)와 상기 비정질 태양광모듈(400)의 열교현상을 차단하는 가스켓(520)이 구비될 수 있다.In addition, the
그리고 상기 몸체(510)의 실내측에는 상기 케이블(430)이 외부로 노출되지 않고 상기 수평프레임(500) 내부에 연결되어 축전시스템(700)으로 전기에너지를 전달할 수 있도록 수용공간(550)이 구비될 수 있다.A
이러한, 수용공간(550)은 커버(570)에 의하여 노출을 방지할 수 있으며, 상기 수용공간(550)이 형성된 상기 수평프레임(500)과 상기 커버(570)는 끼움홈(571)에 의하여 억지끼움으로 결합될 수 있다.The receiving
그리고 상기 커버(570)의 실외측은 상기 착탈프레임(440)의 결합돌기(443)에 억지끼움되도록 끼움홈(571)이 구비되어 상기 수평프레임(500)과 상기 착탈프레임(440)에 의하여 고정될 수 있다.The outer side of the
상기 고정클립(560)은 'ㄷ'자 형상으로 형성된 상기 결합프레임(230)의 중심에 형성된 홈에 일 단부가 수용되고 타 단부는 고정철물(140)이 관통되어 상기 몸체(510)와 상기 프레임(110)에 고정될 수 있다.One end of the fixing
상기 고정클립(560)은 상기 결합프레임(230)의 수량에 따라 적어도 하나 이상 구비될 수 있으며, 상기 결합프레임(230)이 상기 프레임(110)의 상단과 하단에 각각 구비될 경우 상기 고정클립(560)는 소정의 간격으로 배치되어 상기 고정클립(560)의 중심에 각각의 고정철물(140)이 관통될 수 있다.The fixing
이상에서는 본 발명의 일 실시 예에 따른 교체가 용이한 태양전지를 활용한 태양광 발전 온실에 대해 설명하였으나, 본 발명의 사상은 본 명세서에 제시되는 실시 예에 제한되지 아니한다. 그리고, 본 발명의 사상을 이해하는 당업자는 동일한 사상의 범위 내에서, 구성요소의 부가, 변경, 삭제, 추가 등에 의해서 다른 실시 예를 용이하게 제안할 수 있을 것이나, 이 또한 본 발명의 사상범위 내에 든다고 할 것이다.Although the present invention has been described in connection with the solar power generation greenhouse using the solar cell easily replaceable according to the embodiment of the present invention, the spirit of the present invention is not limited to the embodiments shown in this specification. Those skilled in the art, who understands the spirit of the present invention, can readily suggest other embodiments by adding, changing, deleting, adding, or the like of components within the scope of the same idea, I would say.
100: 온실 110: 프레임
120: 지붕 130: 외벽
200: 유리벽체 300: 결정질 태양전지
400: 비정질 태양광모듈 410: 비정질 태양전지
420: 투과창 430: 케이블
440: 착탈프레임 450: 이탈방지프레임
500: 수평프레임 600: 수직프레임100: greenhouse 110: frame
120: roof 130: outer wall
200: glass wall 300: crystalline solar cell
400: amorphous solar module 410: amorphous solar cell
420: transmission window 430: cable
440: attachment / detachment frame 450: separation prevention frame
500: Horizontal frame 600: Vertical frame
Claims (5)
상기 프레임 외측에 감싸지며 양지식물을 재배하기 위하여 태양광을 투과시키기 위한 유리벽체를 구비하는 온실과,
직사광이 유입되는 상기 지붕의 일 측면에 구비되어 태양광을 흡수하여 전기를 생산하는 결정질 태양전지와,
상기 온실의 외벽 및 상기 결정질 태양전지의 타 측면 지붕을 감싸는 상기 유리벽체의 실내측에 구비되어 태양광을 흡수 및 투과하며 교체가 용이하도록 상기 프레임에서 착탈 가능한 비정질 태양광모듈과,
상기 유리벽체의 실내측에서 수평으로 형성되며 상기 비정질 태양광모듈이 상기 프레임에서 착탈 가능하도록 하단에 고정홀을 구비하는 수평프레임과,
상기 수평프레임과 수직으로 결합되어 상기 온실의 외벽을 형성하는 수직프레임과,
상기 수평프레임 및 상기 수직프레임 내부에 삽입되어 상기 수평프레임에 수직으로 상기 수직프레임을 연결시키는 연결재와,
상기 결정질 태양전지와 상기 비정질 태양광모듈로부터 발생한 전기에너지를 축전하는 축전시스템을 구비하고,
상기 유리벽체는 단부에 구비되는 스페이서에 의하여 2중 및 3중으로 소정의 간격을 유지하며 형성되고 자외선을 차단하는 다수의 기능성 유리창과,
다수의 상기 기능성 유리창 사이에 구비되어 실내와 실외의 열교현상을 차단하기 위한 실런트와,
상기 기능성 유리창 실내측에 구조용 접착제에 의하여 접착되어 상기 프레임에 결합되는 결합프레임을 구비하고,
상기 비정질 태양광모듈은 상기 수평프레임에 착탈 가능하도록 상기 유리벽체의 실내측에 구비되며 태양광을 흡수 및 투과시키는 비정질 태양전지와,
상기 비정질 태양전지의 실내 측면에 결합되어 상기 비정질 태양전지를 통해 흡수되지 않고 관통되는 태양광을 실내로 투과하는 투과창과,
상기 비정질 태양전지의 상부에 구비되어 상기 비정질 태양전지에서 흡수하여 발생하는 전기에너지를 상기 축전시스템으로 전달하기 위한 케이블과,
상기 케이블이 관통되는 배선홀이 상부에 구비되며 상기 비정질 태양전지와 상기 투과창을 내부에 수용하고 고정철물에 의하여 상기 프레임에서 착탈가능한 착탈프레임과,
상기 착탈프레임의 실내측에 결합되어 상기 비정질 태양전지 및 상기 투과창이 실내측으로 이탈되는 것을 방지하는 이탈방지프레임을 구비하는 것을 특징으로 하는 교체가 용이한 태양전지를 활용한 태양광 발전 온실.
A roof having a plurality of inclined surfaces joined together, and a frame forming an outer wall,
A greenhouse surrounded by the outside of the frame and having a glass wall for transmitting sunlight for growing sunny plants,
1. A solar cell comprising: a crystalline solar cell provided on one side of a roof through which direct light enters, absorbing solar light to produce electricity;
An amorphous photovoltaic module mounted on the outer wall of the greenhouse and on the inner side of the glass wall surrounding the other side roof of the crystalline solar cell,
A horizontal frame formed horizontally on an inner side of the glass wall and having a fixing hole at a lower end thereof so that the amorphous solar module can be detached from the frame,
A vertical frame coupled to the horizontal frame to form an outer wall of the greenhouse,
A connecting member inserted into the horizontal frame and the vertical frame to connect the vertical frame to the horizontal frame,
And a power storage system for accumulating electric energy generated from the crystalline solar cell and the amorphous solar module,
Wherein the glass wall comprises a plurality of functional glass windows formed by spacers provided at the ends,
A sealant disposed between the plurality of functional glass windows to block heat bridging between indoor and outdoor,
And a joining frame joined to the frame by being adhered to the functional glass window by a structural adhesive,
The amorphous solar module includes an amorphous solar cell provided on an inner side of the glass wall to be detachable from the horizontal frame and absorbing and transmitting sunlight,
A transmission window coupled to an inner side surface of the amorphous solar cell and transmitting sunlight penetrating through the amorphous solar cell to the room;
A cable provided on the amorphous solar cell for transmitting electrical energy generated by absorption by the amorphous solar cell to the power storage system;
A detachable frame having a wiring hole through which the cable penetrates and accommodating the amorphous solar cell and the transmission window therein and being detachable from the frame by a fixing hardware;
And a separation preventing frame coupled to the interior side of the detachable frame to prevent the amorphous solar cell and the transmission window from being separated toward the inside of the room.
상기 수평프레임은 상기 수평프레임의 실외측에 구비되어 상기 결합프레임을 고정하기 위하여 상기 고정철물에 의하여 상기 프레임에 고정되는 고정클립과,
상기 수평프레임의 하단과 상기 착탈프레임의 상부 실내측에 결합되어 상기 케이블이 외부로 노출되는 것을 방지하는 커버를 구비하는 것을 특징으로 하는 교체가 용이한 태양전지를 활용한 태양광 발전 온실.
The method according to claim 1,
Wherein the horizontal frame is provided on the outdoor side of the horizontal frame and is fixed to the frame by the fixing hardware to fix the coupling frame,
And a cover coupled to the lower end of the horizontal frame and the upper indoor side of the detachable frame to prevent the cable from being exposed to the outside.
상기 수평프레임은 하단을 일부 개방하며 상기 연결재를 감싸는 몸체와,
상기 몸체의 실외측에 구비되어 상기 결합프레임을 통한 열교현상을 차단하기 위한 가스켓과,
상기 가스켓과 상기 고정클립의 일 단부가 수용되는 다수의 수용홀과,
상기 몸체의 실외측 하단에 구비되어 실외 및 실내의 열교현상을 차단하는 중공홀과,
상기 프레임 후면에 구비되어 상기 케이블을 내측에 구비하여 상기 케이블의 노출을 차단하는 수용공간을 구비하는 것을 특징으로 하는 교체가 용이한 태양전지를 활용한 태양광 발전 온실.
5. The method of claim 4,
The horizontal frame includes a body partially opening the lower end and surrounding the connection member,
A gasket provided on an outdoor side of the body to block heat bridging through the joint frame,
A plurality of receiving holes for receiving one end of the gasket and the fixing clip,
A hollow hole provided at the lower end of the outdoor side of the body to block heat bridging between the outdoor and the indoor,
And a receiving space provided on the rear surface of the frame for blocking exposure of the cable by providing the cable inside the solar cell.
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