KR102089366B1 - 후면 투광형 태양광 발전 시스템 - Google Patents

후면 투광형 태양광 발전 시스템 Download PDF

Info

Publication number
KR102089366B1
KR102089366B1 KR1020190012167A KR20190012167A KR102089366B1 KR 102089366 B1 KR102089366 B1 KR 102089366B1 KR 1020190012167 A KR1020190012167 A KR 1020190012167A KR 20190012167 A KR20190012167 A KR 20190012167A KR 102089366 B1 KR102089366 B1 KR 102089366B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
light
solar cell
building
cell module
solar
Prior art date
Application number
KR1020190012167A
Other languages
English (en)
Inventor
염기훈
최남택
강훈희
유봉길
이진혁
포파나 가심
송진경
권정아
강병환
이훈섭
Original Assignee
염기훈
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 염기훈 filed Critical 염기훈
Priority to KR1020190012167A priority Critical patent/KR102089366B1/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR102089366B1 publication Critical patent/KR102089366B1/ko

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02S—GENERATION OF ELECTRIC POWER BY CONVERSION OF INFRARED RADIATION, VISIBLE LIGHT OR ULTRAVIOLET LIGHT, e.g. USING PHOTOVOLTAIC [PV] MODULES
    • H02S10/00—PV power plants; Combinations of PV energy systems with other systems for the generation of electric power
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21—LIGHTING
    • F21S—NON-PORTABLE LIGHTING DEVICES; SYSTEMS THEREOF; VEHICLE LIGHTING DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR VEHICLE EXTERIORS
    • F21S11/00—Non-electric lighting devices or systems using daylight
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21—LIGHTING
    • F21V—FUNCTIONAL FEATURES OR DETAILS OF LIGHTING DEVICES OR SYSTEMS THEREOF; STRUCTURAL COMBINATIONS OF LIGHTING DEVICES WITH OTHER ARTICLES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F21V23/00—Arrangement of electric circuit elements in or on lighting devices
    • F21V23/04—Arrangement of electric circuit elements in or on lighting devices the elements being switches
    • F21V23/0442—Arrangement of electric circuit elements in or on lighting devices the elements being switches activated by means of a sensor, e.g. motion or photodetectors
    • F21V23/0464—Arrangement of electric circuit elements in or on lighting devices the elements being switches activated by means of a sensor, e.g. motion or photodetectors the sensor sensing the level of ambient illumination, e.g. dawn or dusk sensors
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21—LIGHTING
    • F21V—FUNCTIONAL FEATURES OR DETAILS OF LIGHTING DEVICES OR SYSTEMS THEREOF; STRUCTURAL COMBINATIONS OF LIGHTING DEVICES WITH OTHER ARTICLES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F21V7/00—Reflectors for light sources
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02S—GENERATION OF ELECTRIC POWER BY CONVERSION OF INFRARED RADIATION, VISIBLE LIGHT OR ULTRAVIOLET LIGHT, e.g. USING PHOTOVOLTAIC [PV] MODULES
    • H02S20/00—Supporting structures for PV modules
    • H02S20/30—Supporting structures being movable or adjustable, e.g. for angle adjustment
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02S—GENERATION OF ELECTRIC POWER BY CONVERSION OF INFRARED RADIATION, VISIBLE LIGHT OR ULTRAVIOLET LIGHT, e.g. USING PHOTOVOLTAIC [PV] MODULES
    • H02S40/00—Components or accessories in combination with PV modules, not provided for in groups H02S10/00 - H02S30/00
    • H02S40/20—Optical components
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02B—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
    • Y02B10/00—Integration of renewable energy sources in buildings
    • Y02B10/10—Photovoltaic [PV]
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy

Abstract

본 발명의 후면 투광형 태양광 발전 시스템 및 그 후면 투광형 태양광 발전 시스템의 운전방법은 건물의 창호로 사용하는 태양 전지판을 구비하여 전력을 생산하는 동시에 태양 전지판의 외곽에 설치된 프레임의 내부에 채광 채널이 설치되고, 그 채광 채널을 통해서 태양광 일부를 건물 실내 쪽으로 유도하여 실내에서 충분한 채광 및 일조량을 확보함은 물론 투광 튜브 안에 반사부재와 광증폭 램프를 구비하여 주간은 물론 야간에도 실내에 채광을 확보할 수 있다.
또한, 본 발명은 영농 하우스의 지붕이나 건물의 창호에 설치된 장착 프레임에 태양 전지모듈이 이동 가능하게 설치되며, 영농 하우스는 낮에 광포화 점이 부족한 발육이 늦은 생물의 경우, 광증폭 램프로서 엘이디 램프를 사용함으로써, 저녁에 식물의 생육 성장을 향상시킬 수 있다.

Description

후면 투광형 태양광 발전 시스템{BACK SIDE PENETRATION TYPE PHOTOVOLTAIC SYSTEM}
본 발명은 후면 투광형 태양광 발전 시스템에 관한 것으로, 좀 더 구체적으로 영농 하우스나 건물의 창호로 사용하는 태양 전지모듈을 구비하여 전력을 생산하는 동시에 태양 전지판의 외곽에 설치된 프레임의 내부에 채광 채널이 설치되고, 그 채광 채널을 통해서 태양광 일부를 영농 하우스의 농작물이나 건물 실내 쪽으로 유도하여 영농 하우스나 실내에서 충분한 채광 및 일조량을 확보함은 물론 영농 하우스의 지붕이나 건물의 창호에 설치된 장착 프레임에 태양 전지모듈을 이동 가능하게 설치할 수 있는 후면 투광형 태양광 발전 시스템에 관한 것이다.
지구 온난화에 따른 이산화탄소의 배출 규제, 에너지 다소비 건물의 에너지 사용량 제한에 대한 해결 방안으로 신·재생 에너지의 중요도가 날로 높아지고 있다. 특히, 국가 저탄소 녹색성장 정책의 일환으로 정부 및 지방자치단체의 신·재생 에너지의 의무 사용은 이미 법제화되었으며, 이를 바탕으로 정부청사 등에서는 신·재생 에너지를 적용하여 설치·운용 중이다.
태양전지란 태양 에너지를 전기 에너지로 변환할 수 있는 장치를 통틀어 말한다. 태양전지의 원리를 간단히 살펴보면, P-N 접합면을 가지는 반도체 접합 영역에 에너지보다 큰 에너지의 빛이 조사되면 전자와 정공이 발생하여 기전력을 발생시킨다.
PV 모듈의 기본구조는 태양전지 셀을 직·병렬 연결한 스트링을 중심으로 전후면에는 EVA(Ethylene Vinyl Acetate)를 부착하여 완충재 역할을 담당하고, 전면 상층에는 저철분 강화유리, 후면 최하층에는 Back Sheet 순으로 적층(Lamination)한 후, 진공 상태에서 열을 가하여 라미네이션 공정후, 프레임을 측면에 부착하고, 후면에 단자박스를 접속하여 완성된다.
공동주택 및 민간 건물 인허가 시에도 인허가 조건에 의거하여 신·재생에너지를 의무화하고 있는 추세이다. 현재 건물에는 신·재생에너지 중 본래 기능인 전기에너지 생산은 물론 건물의 건축 구성요소인 지붕재, 창호, 파사드(Facade), 그리고 차양 등에 이용되고 있는 건물 일체형 태양광 발전시스템(Building Integrated Photovoltaic system : 이하 BIPV)이 가장 많이 적용되고 있다.
현재 건물에 가장 많이 사용되는 BIPV 모듈은 셀(Cell)의 재질에 따라 결정질과 비정질(박막형)로 구분된다.
또한, 유리의 접합 방식에 따라 PV모듈의 양면에 유리를 사용하는 투광형 G to G 타입(Glass to Glass)과 전면에 투명유리를 사용하고, 후면에 불투명 금속체를 접합한 불투광형인 G to T 타입(Glass to Teddlar)으로 구분된다.
BIPV 시스템(Building. Integrated Photovoltaic system)이란 태양광 에너지로 전기를 생산하여 소비자에게 공급하는 것 외에 태양전지 모듈을 건물 외장재나 창호로 사용하는 건물 일체형 태양광 발전 시스템이다.
건물 일체형 태양발전 시스템은 기존에 넓은 평지나 지붕에 태양발전 시스템을 설치하는 것과 달리 건물의 외벽, 창호 등에 설치하는 것이 가장 큰 특징이다.
따라서 태양전지가 하나의 건축자재로 활용되며, 태양전지에서 생산된 전기에너지를 바로 건물 내부로 공급하여 사용할 수 있는 것 또한 BIPV의 장점이다.
그러나 종래 건물 일체형 태양광 발전 시스템에서는 태양전지 모듈을 통해서 전력을 생산하는 반면에 태양광이 차단되어 실내 채광이 어렵게 되고, 일부 채광되는 빛이 극히 제한되는 문제점이 있고, 태양광 전지모듈이 고정되어 필요에 따라 자유롭게 이동시키지 못하게 되는 단점이 있다.
국내 등록번호 제10-1502719호
본 발명은 건물의 창호로 사용하는 태양 전지판을 구비하여 전력을 생산하는 동시에 태양 전지판의 외곽에 설치된 프레임의 내부에 채광 채널이 설치되고, 그 채광 채널을 통해서 태양광 일부를 영농 하우스의 농작물이나 건물 실내 쪽으로 유도하여 영농 하우스나 실내에서 충분한 채광 및 일조량을 확보함은 물론 투광 튜브 안에 반사부재와 광증폭 램프를 구비하여 주간은 물론 야간에도 채광을 확보할 수 있는 후면 투광형 태양광 발전 시스템을 제공한다.
또한, 본 발명은 영농 하우스의 지붕이나 건물의 창호에 설치된 장착 프레임에 태양 전지모듈이 이동 가능하게 설치되며, 영농 하우스는 낮에 광포화 점이 부족한 발육이 늦은 생물의 경우, 광증폭 램프로서 엘이디 램프를 사용함으로써, 저녁이나 밤에도 식물의 생육 성장을 향상시킬 수 있는 후면 투광형 태양광 발전 시스템을 제공한다.
전술한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 벽체형, 창호형 또는 영농형 PV 태양광 패널 시스템으로, 현재까지 투명한 태양광 패널 또는 모듈이 대 면적화되지 않거나, 상용화에 문제가 있어 과도기적 기술로서 패널 및 모듈 반대 면인, 즉 배면에 빛이 투광되게 하여 주는 채광 터널 및 프리즘 등을 구비하여서 빛이 부족한 하우스 위의 표면 또는 벽체형 태양광 전지판을 설치한 경우, 벽체형 태양광 전지판 배면에 반사부재(거울, 알루미늄 반사판, 확산시트, 조리개)를 두어 채광 및 집광, 투광될 수 있도록 하는 기술을 제공한다.
본 발명의 후면 투광형 태양광 발전 시스템은 영농 하우스의 지붕이나 건물의 창호, 벽체에 설치되며, 서로 일정 간격을 두고 대향 설치되는 복수개의 장착 프레임; 태양광 에너지를 전기 에너지로 전환하기 위한 태양 전지판을 구비하며, 상기 장착 프레임에 길이방향을 따라 이동 가능하게 설치되는 태양전지 모듈; 및 상기 태양전지 모듈이 상기 장착 프레임에 길이방향을 따라 이동 가능하도록 상기 태양전지 모듈의 상하부에 설치되는 이동수단을 포함한다.
상기 태양전지 모듈은 태양 전지판의 외곽에 설치되는 프레임; 태양광의 일부를 상기 태양 전지판의 후방쪽으로 유도할 수 있도록 상기 프레임의 내측에 설치되는 채광 채널; 태양광의 광로를 전환하기 위하여 상기 채광 채널 내부에 설치되는 프리즘; 상기 프리즘에 의해 광로 전환된 태양광이 투광되기 위하여 상기 태양 전지판의 배면에서 양쪽에 위치하는 상기 채광 채널을 서로 연결하되 상기 채광 채널에 탈착 가능한 투광 튜브; 상기 투광 튜브 안으로 유도된 태양광을 상기 건물의 실내 쪽으로 반사시키기 위하여 상기 투광 튜브 안에 고정 설치되는 반사부재; 영농식물이나 건물 실내 쪽으로 반사되는 광을 증폭하기 위하여 상기 투광 튜브 안에 고정 설치되는 광증폭 램프; 및 영농식물이나 건물 실내 쪽으로 광을 반사하기 위하여 상기 투광 튜브를 둘러 감싸는 반사갓을 포함한다.
상기 이동수단은 상기 장착 프레임의 내부에 고정 설치되며 가이드 안내홈을 갖는 휠 가이드 레일; 상기 태양전지 모듈의 상하부에 고정 설치되는 휠 마운팅 브래킷; 상기 휠 마운팅 브래킷에 회전 가능하게 설치되며, 상기 가이드 안내홈 안에 접촉하는 복수개의 휠을 포함한다.
상기 반사부재는 아래에서 위로 보호층, UV 차단층, 형광층, 증폭층, 확산층, 및 반사층이 순차적으로 적층되어 구성될 수 있다.
상기 태양전지 모듈의 측면에 잠금장치가 구비될 수 있으며, 상기 태양전지 모듈 사이에는 스페이서(spacer)가 구비될 수 있다.
상기 반사부재는 지지부재에 의해서 지지되고, 상기 광증폭 램프에는 방열핀이 형성될 수 있다.
상기 반사부재와 상기 광증폭 램프는 판상형태로 형성되어 상기 투광 튜브의 중간에 배치되거나, 반호형태로 형성되어 내측면에 밀착하여 설치될 수 있다.
상기 채광 채널에 상기 투광 튜브를 탈착 가능하게 설치하기 위하여 상기 채광 채널에는 결합돌기가 형성되고, 상기 투광 튜브의 양끝단부에는 결합홈이 형성되며, 상기 결합돌기는 스프링에 의해서 탄력적으로 이동 가능하게 설치될 수 있다.
상기 투광 튜브의 양쪽에는 오목렌즈부가 형성될 수 있다.
한편, 본 발명의 후면 투광형 태양광 발전 시스템의 운전방법은 영농 하우스의 지붕이나 건물의 창호 중 어느 하나에 설치된 장착 프레임에 태양전지 모듈을 길이방향을 따라 이동 가능하게 설치하는 단계; 상기 태양전지 모듈 사이에 설치된 스페이서를 이용하여 상기 태양전지 모듈 간의 간격을 유지하는 단계; 상기 태양전지 모듈의 측면에 잠금장치를 이용하여 상기 태양전지 모듈의 위치를 고정하는 단계; 상기 태양전지 모듈의 태양 전지판을 이용하여 태양광 에너지를 전기 에너지로 전환하여 전력을 생산하는 단계; 태양광의 일부를 상기 태양전지 모듈의 채광 채널 안으로 유도하는 단계; 프리즘을 통해서 입사한 태양광을 투광 튜브의 양측에 형성된 오목렌즈부를 통해서 상기 투광 튜브 안으로 확산시키는 단계; 상기 투광 튜브 안으로 확산된 태양광을 상기 투광 튜브 안에 설치된 반사부재 후면에 반사하는 단계; 상기 반사부재에 의해서 영농 하우스나 건물 실내로 반사되는 태양광의 조도를 감지하는 단계; 감지한 조도가 기설정된 조도 이상인지를 판단하는 단계; 및 판단후, 감지한 조도가 기설정된 조도 이상인 경우에는, 상기 반사부재에 의한 반사를 그대로 유지하고, 만약 감지한 조도가 기설정된 조도 미만인 경우에는 상기 광증폭 램프에서 점등하여 불빛을 증폭시켜서 영농 하우스나 건물 실내 쪽으로 반사시키는 단계를 포함한다.
이상에서 설명한 바와같이, 본 발명에 의하면, 건물의 창호로 사용하는 태양 전지판을 구비하여 전력을 생산하는 동시에 태양 전지판의 외곽에 설치된 프레임의 내부에 채광 채널이 설치되고, 그 채광 채널을 통해서 태양광 일부를 영농 하우스나 건물 실내 쪽으로 유도하여, 영농 하우스 및 건물 실내에서 충분한 채광 및 일조량을 확보함은 물론 투광 튜브 안에 반사부재와 광증폭 램프를 함께 구비하여 주간은 물론 야간에도 실내에 충분한 채광을 확보할 수 있다.
또한, 본 발명은 낮에 광포화 점이 부족한 발육이 늦은 생물의 경우, 광증폭 램프로서 엘이디 램프를 사용함으로써, 저녁이나 밤에 식물의 생육 성장을 향상시킬 수 있다.
또한, 본 발명은 태양 전지판 후면에 채광 채널을 연결하는 투광 튜브를 구비하되, 그 투광 튜브를 탈착 가능하게 구성함으로써, 필요시에 사용자가 용이하게 교체할 수 있다.
또한, 본 발명은 광증폭 램프 외주에 방열핀을 설치함으로써, 광증폭 램프에서 발생하는 열을 방열(放熱)하여 태양 전지판의 과열을 방지함으로써, 태양 전지판의 발전 효율성을 향상시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 후면 투광형 태양광 발전 시스템을 도시한 사시도
도 2는 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 후면 투광형 태양광 발전 시스템을 도시한 정면도
도 3은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 후면 투광형 태양광 발전 시스템을 도시한 분리 사시도
도 4는 본 발명의 태양광 전지모듈 이동을 도시한 정면도
도 5는 본 발명의 스페이서를 도시한 정면도
도 6은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 후면 투광형 태양광 발전 시스템을 도시한 측단면도
도 7은 본 발명의 태양전지 모듈을 도시한 배면도
도 8은 본 발명의 투광 튜브, 채광 채널, 및 반사갓을 도시한 분리 사시도
도 9는 본 발명의 투광 튜브, 채광 채널, 및 반사갓을 도시한 종단면도
도 10은 본 발명의 투광 튜브에 설치된 반사부재와 광증폭 램프를 도시한 단면도
도 11은 본 발명의 제1실시 예에 따른 투광 튜브 내부를 도시한 종단면도
도 12는 본 발명의 제2실시 예에 따른 투광 튜브 내부를 도시한 종단면도
도 13은 본 발명의 다른 예에 따른 투광 튜브의 착탈 결합구조를 도시한 단면도
도 14는 본 발명의 후면 투광형 태양광 발전 시스템의 운전방법을 설명하는 블록도
이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 후면 투광형 태양광 발전 시스템 및 그 후면 투광형 태양광 발전 시스템의 운전방법에 대하여 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 후면 투광형 태양광 발전 시스템을 도시한 사시도, 도 2는 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 후면 투광형 태양광 발전 시스템을 도시한 정면도, 도 3은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 후면 투광형 태양광 발전 시스템을 도시한 분리 사시도, 도 4는 본 발명의 태양광 전지모듈 이동을 도시한 정면도, 도 5는 본 발명의 스페이서를 도시한 정면도, 및 도 6은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 후면 투광형 태양광 발전 시스템을 도시한 측단면도이다.
위 도면을 참조하면, 본 발명의 후면 투광형 태양광 발전 시스템은 영농 하우스의 지붕이나 건물의 창호 등에 설치되며, 서로 일정 간격을 두고 대향 설치되는 복수개의 장착 프레임(50); 태양광 에너지를 전기 에너지로 전환하기 위한 태양 전지판(111)을 구비하며, 장착 프레임(50)에 길이방향을 따라 이동 가능하게 설치되는 태양전지 모듈(110); 및 태양전지 모듈(110)이 장착 프레임(50)에 길이방향을 따라 이동 가능하도록 태양전지 모듈(110)의 상하부에 설치되는 이동수단(60)을 포함한다.
구체적으로 설명하면, 영농 하우스의 지붕이나 건물의 창호에는 서로 일정 간격을 두고 복수개의 장착 프레임(50)이 서로 마주보게 설치된다. 즉, 서로 마주보게 설치된 장착 프레임(50)은 영농 하우스의 지붕에서는 경사지게 설치될 수 있으며, 건물의 창호에서는 상하에 수평으로 각각 고정 설치될 수 있다. 장착 프레임(50)은 건물 창호에 설치되거나 영농 하우스의 지붕 등에 설치되는 창호틀로서, 예를 들어, "ㄷ"자형으로 구성될 수 있다.
태양전지 모듈(110)은 장착 프레임(50)에 길이방향을 따라 이동 가능하게 설치된다.
서로 인접하는 태양전지 모듈(110)의 측면에는 잠금장치(70)가 구비될 수 있다.
잠금장치(70)는 서로 인접하는 태양전지 모듈(110)을 로킹하는 역할을 한다. 잠금장치(70)의 구성은 힌지(71)를 중심으로 회동하는 로킹아암(72)과 로킹아암(72)이 로킹되는 로킹편(73)으로 구성된다.
태양전지 모듈(110) 사이에는 스페이서(80)가 구비될 수 있는데, 스페이서(80)는 태양전지 모듈(110) 간의 간격을 유지하거나 유동(흔들림)을 방지하며, 외부 충격을 흡수하는 역할을 한다.
또한, 태양전지 모듈(110)은 장착 프레임(50)에 길이방향을 따라 이동하기 위하여 이동수단(60)이 구비된다.
이동수단(60)은 수동식은 물론 자동식으로 구성될 수 있다. 수동식은 사용자가 수작업으로 이동하는 것을 말하며, 도면에 도시하지는 않았으나 자동식은 모터 구동에 의하여 원격에서 제어할 수 있는 구성을 말한다.
본 실시 예의 이동수단(60)은 수동식으로서 장착 프레임(50)의 내부에 고정 설치되며 가이드 안내홈(62)을 갖는 휠 가이드 레일(61); 태양전지 모듈(110)의 상하부에 고정 설치되는 휠 마운팅 브래킷(63); 및 휠 마운팅 브래킷(63)에 회전 가능하게 설치되며, 가이드 안내홈(62) 안에 접촉하는 복수개의 휠(64)을 포함한다.
휠 마운팅 브래킷(63)은 태양전지 모듈(110)의 상하부에 각각 착탈 가능하게 고정 설치될 수 있다. 휠 마운팅 브래킷(63)의 고정은 통상의 체결수단, 예를 들어 볼트나 스크류를 사용할 수 있다.
또한, 도 7은 본 발명의 태양전지 모듈을 도시한 배면도, 도 8은 본 발명의 투광 튜브, 채광 채널, 및 반사갓을 도시한 분리 사시도, 도 9는 본 발명의 투광 튜브, 채광 채널, 및 반사갓을 도시한 종단면도, 도 10은 본 발명의 투광 튜브에 설치된 반사부재와 광증폭 램프를 도시한 단면도이다.
위 도면을 참조하면, 본 발명의 태양전지 모듈(110)은 태양광 에너지를 전기 에너지로 전환하기 위한 태양 전지판(111)은 물론, 태양광의 일부를 태양 전지판(111)의 후방쪽으로 유도하는 구성을 포함한다.
본 발명의 태양전지 모듈(110)은 태양 전지판(111)의 외곽에 설치되는 프레임(F); 태양광의 일부를 태양 전지판(111)의 후방쪽으로 유도할 수 있도록 프레임(F)의 내측에 설치되는 채광 채널(120); 태양광의 광로(光路)를 전환하기 위하여 상기 채광 채널(120) 내부에 설치되는 프리즘(130); 프리즘(130)에 의해 광로 전환된 태양광이 투광되기 위하여 태양 전지판(111)의 배면에서 양쪽에 위치하는 채광 채널(120)을 서로 연결하되 채광 채널(120)에 탈착 가능한 투광 튜브(135); 투광 튜브(135) 안으로 유도된 태양광을 건물의 실내 쪽으로 반사시키기 위하여 투광 튜브(135) 안에 고정 설치되는 반사부재(140); 영농 하우스의 농작물이나 건물 실내 쪽으로 반사되는 광(光)을 증폭하기 위하여 투광 튜브(135) 안에 고정 설치되는 광증폭 램프(145); 및 영농 하우스의 농작물이나 건물 실내 쪽으로 광을 반사하기 위하여 투광 튜브(135)를 둘러 감싸는 반사갓(147)을 포함하여 구성된다. 투광 튜브(135)의 양쪽에는 오목렌즈부(133)가 형성될 수 있다.
본 실시 예에서 프리즘이라는 용어는 채광 채널 안으로 입사된 태양광을 굴절하기 위한 장치로서 반사경이나 그 밖의 태양광을 반사부재(140) 쪽으로 굴절하기 위한 부재를 포괄하는 개념으로 정의한다.
또한, 본 실시 예의 프레임(F)은 알루미늄이나 합성수지, 엔지니어링 플라스틱 등으로 제작되어 부식을 방지하고 내구성을 향상시킬 수 있다.
또한, 본 실시 예에서는 태양광 에너지를 전기 에너지로 전환하기 위한 태양 전지판(111)을 구비하는 시스템 창호형 태양전지 모듈(110)이 상부에만 설치된 싱글형만을 도시하고 설명하였으나, 시스템 창호형 태양전지 모듈(110)이 상부 및 하부에 함께 설치된 더블형도 가능함은 물론이다. 시스템 창호형 태양전지 모듈(110)이 더블형으로 구성될 경우, 설치조건이 완화되고 채광성을 더욱 높일 수 있다.
좀 더 구체적으로, 본 발명의 태양전지 모듈(110)은 태양광 에너지를 전기 에너지로 전환하기 위한 태양 전지판(111)을 구비함은 물론 태양 전지판과 각각 전기적으로 연결되어 태양 전지판(111)에서 생산되는 전기를 인버터(inverter)나 배터리(battery)에 제공하는 역할을 하는 정션박스(junction box)를 더 구비한다. 정션박스는 태양전지판 구조에서 공지 기술에 해당하므로 이에 대한 도면과 설명은 생략하기로 한다.
태양 전지판(111)은 태양광 에너지를 전기 에너지로 전환하는 데, 태양 전지판(111)에서 생산한 전기는 인버터를 거쳐서 배터리(battery)에 저장되며, 저장된 전기는 건물 내부의 전기 수요처, 예를 들어 전원공급장치, 공조장치 등에 공급된다.
태양 전지판(111)의 외곽에는 프레임(F)이 설치된다. 프레임(F)은 태양 전지판(111)의 외곽을 둘러 감싸며 알루미늄, 스틸, 플라스틱 등으로 제조될 수 있다.
본 발명의 후면 투광형 태양광 발전 시스템은 태양광의 일부를 태양 전지판(111)의 후방쪽으로 유도할 수 있도록 프레임(F)의 내측에 채광 채널(120)을 구비한다. 태양 전지판(111)과 채광 채널(120)의 전면에는 강화유리(미도시)가 설치될 수 있다.
채광 채널(120)은 덕트 구조로 구성되며, 태양 전지판(111)의 전면(前面)에서 비치는 빛을 태양 전지판(111)의 후방쪽, 즉 영농 하우스의 농작물이나 건물의 실내 쪽으로 유도할 수 있도록 태양광을 채광하는 역할을 한다.
본 발명의 후면 투과형 태양광 발전 시스템에서는, 태양광의 일부가 채광 채널(120) 안으로 입사되어 태양 전지판(111)의 후방쪽으로 유도된다. 이때, 프리즘(130)은 태양광의 광로(光路)를 전환하여 투광 튜브(135) 안으로 태양광을 유도한다. 투광 튜브(135) 안으로 유도된 태양광을 반사부재(140) 후면에 반사한다. 반사부재(140) 후면에 반사된 태양광은 영농 하우스 또는 건물 실내 쪽으로 공급된다.
반사부재(140)는 아래에서 위로 보호층, UV 차단층, 형광층, 증폭층, 확산층, 및 반사층이 순차적으로 적층되어 구성될 수 있다.
보호층, UV 차단층, 형광층, 증폭층, 확산층, 반사층은 하나의 패키지로 구성될 수 있다. 하나의 패키지로 구성되어 조립성과 내구성을 향상시킬 수 있다.
반사층은 빛을 반사하며, 증폭층, 확산층은 채광 채널을 통해서 유도된 빛이 미약할 경우, 예를 들어, 야간에 불빛이 약한 경우, 이러한 미약한 빛을 증폭하고 확산시키는 역할을 하며, 형광층은 야간에도 약한 불빛에도 발광을 하도록 하며, 보호층은 반사부재 전체를 외부로부터 보호하는 역할을 하며, UV 차단층은 자외선을 차단하여 자외선이 실내로 유입되지 않도록 하는 역할을 한다.
또한, 투광 튜브(135) 안에 반사부재(140)와 광증폭 램프(145)를 구비하여, 주간은 물론 야간에도 실내에 충분한 채광을 확보할 수 있다. 즉, 조도 센서(미도시)가 반사부재(140)에 의해서 실내로 반사되는 태양광의 조도를 감지한다. 감지한 조도가 기설정된 조도 이상인지를 판단하는 데, 감지한 조도가 기설정된 조도 이상인 경우에는, 반사부재(140)에 의한 반사를 그대로 유지하지만, 감지한 조도가 기설정된 조도 미만인 경우에는 반사부재(140)에 의한 반사와 함께 광증폭 램프(145)에서도 점등하여 불빛을 증폭시켜서 영농 하우스의 농작물 쪽이나 실내 쪽으로 반사시킬 수 있다.
또한, 도 11은 본 발명의 제1실시 예에 따른 투광 튜브 내부를 도시한 종단면도로서, 반사부재(140)에는 지지부재(141)에 의해서 지지되고, 광증폭 램프(145)에는 방열핀(145a)이 형성될 수도 있다.
또한, 도 12는 본 발명의 제2실시 예에 따른 투광 튜브 내부를 도시한 종단면도로서, 반사부재(140)와 광증폭 램프(145)는 투광 튜브(135)의 내측면에서 반호형태로 형성되어 밀착하여 설치될 수도 있다.
또한, 도 13은 본 발명의 다른 예에 따른 투광 튜브의 착탈 결합구조를 도시한 단면도로서, 채광 채널(120)에 상기 투광 튜브(135)를 탈착 가능하게 설치하기 위하여 채광 채널(120)에는 결합돌기(134)가 형성되고, 투광 튜브(135)의 양끝단부에는 결합홈(136)이 형성되며, 결합돌기(134)는 스프링(S)에 의해서 탄력적으로 이동 가능하게 설치될 수도 있다.
한편, 도 14는 본 발명의 후면 투광형 태양광 발전 시스템의 운전방법을 설명하는 블록도이다.
위 도면을 참조하면, 본 발명의 후면 투광형 태양광 발전 시스템의 운전방법은 영농 하우스의 지붕이나 건물의 창호, 벽체에 설치된 장착 프레임(50)에 태양전지 모듈(110)을 길이방향을 따라 이동 가능하게 설치하는 단계(S80); 태양전지 모듈(110) 사이에 설치된 스페이서(80)를 이용하여 태양전지 모듈(110) 간의 간격을 유지하는 단계(S90); 태양전지 모듈(110)의 측면에 잠금장치(70)를 이용하여 태양전지 모듈(110)의 위치를 고정하는 단계(S100); 태양전지 모듈(110)의 태양 전지판(111)을 이용하여 태양광 에너지를 전기 에너지로 전환하여 전력을 생산하는 단계(S110); 태양광의 일부를 태양전지 모듈(110)의 채광 채널(120) 안으로 유도하는 단계(S120); 프리즘(130)을 통해서 입사한 태양광을 투광 튜브(135)의 양측에 형성된 오목렌즈부(133)를 통해서 투광 튜브(135) 안으로 확산시키는 단계(S130); 투광 튜브(135) 안으로 확산된 태양광을 투광 튜브(135) 안에 설치된 반사부재(140) 후면에 반사하는 단계(S140); 반사부재(140)에 의해서 실내로 반사되는 태양광의 조도를 감지하는 단계(S150); 감지한 조도가 기설정된 조도 이상인지를 판단하는 단계(S160); 및 판단후, 감지한 조도가 기설정된 조도 이상인 경우에는, 반사부재(140)에 의한 반사를 그대로 유지하고, 만약 감지한 조도가 기설정된 조도 미만인 경우에는 광증폭 램프(145)에서 점등하여 불빛을 증폭시켜서 영농 하우스의 농작물이나 실내 쪽으로 반사시키는 단계(S170)를 포함한다.
이와 같이 구성된 본 발명의 후면 투광형 태양광 발전 시스템의 작동에 대하여 좀 더 구체적으로 설명한다.
본 발명의 후면 투광형 태양광 발전 시스템에서, 우선 태양전지 모듈(110)은 영농 하우스 또는 건물의 창호 등에 설치되는 바, 복수개의 태양전지 모듈(110)을 장착 프레임(50)에 길이 방향을 따라 이동 가능하게 설치한다.
그 다음, 태양전지 모듈(110)의 태양 전지판(111)은 태양광 에너지를 전기 에너지로 전환하는 데, 태양 전지판(111)에서 생산한 전기는 인버터를 거쳐서 배터리(battery)에 저장되며, 저장된 전기는 건물 내부의 전기 수요처, 예를 들어 전원공급장치, 공조장치 등에 공급한다.
또한, 본 발명의 후면 투광형 태양광 발전 시스템에서는, 태양광의 일부가 채광 채널(120) 안으로 입사되어 태양 전지판(111)의 후방쪽으로 유도된다. 이때, 프리즘(130)은 태양광의 광로(光路)를 전환하여 투광 튜브(135) 안으로 태양광을 유도한다. 투광 튜브(135) 안으로 유도된 태양광을 반사부재(140) 후면에 반사한다. 반사부재(140) 후면에 반사된 태양광은 영농 하우스의 농작물이나 실내 쪽으로 공급된다.
또한, 투광 튜브(135) 안에 반사부재(140)와 광증폭 램프(145)를 구비하여, 주간은 물론 야간에도 실내에 충분한 채광을 확보할 수 있다. 즉, 조도 센서(미도시)가 반사부재(140)에 의해서 실내로 반사되는 태양광의 조도를 감지한다. 감지한 조도가 기설정된 조도 이상인지를 판단하는 데, 감지한 조도가 기설정된 조도 이상인 경우에는, 반사부재(140)에 의한 반사를 그대로 유지하지만, 감지한 조도가 기설정된 조도 미만인 경우에는 반사부재(140)에 의한 반사와 함께 광증폭 램프(145)에서도 점등하여 불빛을 증폭시켜서 영농 하우스의 농작물이나 실내 쪽으로 반사시킬 수 있다.
본 발명의 후면 투광형 태양광 발전 시스템에서는, 벽체형 또는 영농형의 경우, 태양광 전지모듈을 구비하되 채광 터널 안에 프리즘과 태양 전지판의 후면에 반사부재의 층을 구성하여서, 적외선과 가시광선을 투과시키는 반면에 자외선을 차단하여 최적의 자연광을 비추어 줌으로써, 온화한 효과를 주며, 작물 생육 조건을 최적화 할 수 있다.
또한, 영농형의 경우, 표준 PV 면적은 약 1 ㎡/ea 내외, 바람직하게는 약 1∼2㎡/ea 으로 영농 하우스 등 재배시설 위에 설치되어야 하므로, 투광면적은 태양광 전지판 면적 대비 최소 50% 이상(투광면적 0.5∼1 ㎡/ea) 확보되어야 최소의 작물 생육조건에 부합할 수 있다.
본 발명은 벽체형, 창호형, 영농형 등 다양한 분야의 PV 패널 모듈로 사용될 수 있도록 구성되며, 설치 환경이나 오더에 따라 디자인, 모양, 형태 등이 다양하게 제작될 수 있다.
이상에서 설명한 바와같이, 본 발명에 의하면, 건물의 창호로 사용하는 태양 전지판을 구비하여 전력을 생산하는 동시에 태양 전지판의 외곽에 설치된 프레임의 내부에 채광 채널이 설치되고, 그 채광 채널을 통해서 태양광 일부를 건물 실내 쪽으로 유도하여, 실내에서 충분한 채광 및 일조량을 확보함은 물론 투광 튜브 안에 반사부재와 광증폭 램프를 함께 구비하여 주간은 물론 야간에도 실내에 충분한 채광을 확보할 수 있다.
또한, 본 발명은 낮에 광포화 점이 부족한 발육이 늦은 생물의 경우, 광증폭 램프로서 엘이디 램프를 사용함으로써, 저녁에 식물의 생육 성장을 향상시킬 수 있다.
또한, 본 발명은 태양 전지판 후면에 채광 채널을 연결하는 투광 튜브를 구비하되, 그 투광 튜브를 탈착 가능하게 구성함으로써, 필요시에 사용자가 용이하게 교체할 수 있다.
또한, 본 발명은 광증폭 램프 외주에 방열핀을 설치함으로써, 광증폭 램프에서 발생하는 열을 방열(放熱)하여 태양 전지판의 과열을 방지함으로써, 태양 전지판의 발전 효율성을 향상시킬 수 있다.
본 발명의 기본적인 기술적 사상의 범주 내에서 당해 업계 통상의 지식을 가진 자에게 있어서는 다른 많은 변형 및 응용 또한 가능함은 물론이다. 예를 들어 이격패드 및 스페이서는 투명재질로 구성되어 채광에 간섭이나 장애가 되지 않도록 하는 것이 바람직하다.
50: 장착 프레임
60: 이동수단
61: 휠 가이드 레일
62: 안내홈
63: 휠 마운팅 브래킷
64: 휠
70: 잠금장치
71: 힌지
72: 로킹아암
73: 로킹편
80: 스페이서
110: 태양전지 모듈
111: 태양 전지판
120: 채광 채널
130: 프리즘
140: 반사부재
F: 프레임

Claims (6)

  1. 영농 하우스의 지붕이나 건물의 창호 중 어느 하나에 설치되며, 서로 일정 간격을 두고 대향 설치되는 복수개의 장착 프레임; 태양광 에너지를 전기 에너지로 전환하기 위한 태양 전지판(111)을 구비하며, 상기 장착 프레임에 길이방향을 따라 이동 가능하게 설치되는 태양전지 모듈(110); 및 상기 태양전지 모듈(110)이 상기 장착 프레임에 길이방향을 따라 이동 가능하도록 상기 태양전지 모듈(110)의 상하부에 설치되는 이동수단;을 포함하며,
    상기 태양전지 모듈(110)은, 태양 전지판(111)의 외곽에 설치되는 프레임(F); 태양광의 일부를 상기 태양 전지판(111)의 후방쪽으로 유도할 수 있도록 상기 프레임(F)의 내측에 설치되는 채광 채널(120); 태양광의 광로를 전환하기 위하여 상기 채광 채널(120) 내부에 설치되는 프리즘(130); 상기 프리즘(130)에 의해 광로 전환된 태양광이 투광되기 위하여 상기 태양 전지판(111)의 배면에서 양쪽에 위치하는 상기 채광 채널(120)을 서로 연결하되 상기 채광 채널(120)에 탈착 가능한 투광 튜브(135); 상기 투광 튜브(135) 안으로 유도된 태양광을 영농 하우스의 농작물이나 건물의 실내 쪽으로 반사시키기 위하여 상기 투광 튜브(135) 안에 고정 설치되는 반사부재(140); 영농 하우스의 농작물이나 건물 실내 쪽으로 반사되는 광을 증폭하기 위하여 상기 투광 튜브(135) 안에 고정 설치되는 광증폭 램프(145); 및 영농 하우스의 농작물이나 건물 실내 쪽으로 광을 반사하기 위하여 상기 투광 튜브(135)를 둘러 감싸는 반사갓(147);을 포함하는 후면 투광형 태양광 발전 시스템.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 이동수단(60)은
    상기 장착 프레임(50)의 내부에 고정 설치되며 가이드 안내홈(62)을 갖는 휠 가이드 레일(61);
    상기 태양전지 모듈(110)의 상하부에 고정 설치되는 휠 마운팅 브래킷(63);
    상기 휠 마운팅 브래킷(63)에 회전 가능하게 설치되며, 상기 가이드 안내홈(62) 안에 접촉하는 복수개의 휠(64);을 포함하는 후면 투광형 태양광 발전 시스템.
  4. 제1항에 있어서,
    인접하는 상기 태양전지 모듈(110)의 측면에 잠금장치(70)가 구비되는 것을 특징으로 하는 후면 투광형 태양광 발전 시스템.
  5. 삭제
  6. 삭제
KR1020190012167A 2019-01-30 2019-01-30 후면 투광형 태양광 발전 시스템 KR102089366B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020190012167A KR102089366B1 (ko) 2019-01-30 2019-01-30 후면 투광형 태양광 발전 시스템

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020190012167A KR102089366B1 (ko) 2019-01-30 2019-01-30 후면 투광형 태양광 발전 시스템

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR102089366B1 true KR102089366B1 (ko) 2020-03-16

Family

ID=69948406

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020190012167A KR102089366B1 (ko) 2019-01-30 2019-01-30 후면 투광형 태양광 발전 시스템

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR102089366B1 (ko)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20220073130A (ko) 2020-11-26 2022-06-03 한국생산기술연구원 타공형 실리콘 슁글드 태양광 모듈 구조 및 그 제조 방법
KR20220081808A (ko) 2020-12-09 2022-06-16 한국생산기술연구원 투광형 실리콘 슁글드 태양광 모듈 구조 및 그 제조 방법

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000170466A (ja) * 1998-12-03 2000-06-20 Sanyo Electric Co Ltd 採光窓
JP2005083117A (ja) * 2003-09-10 2005-03-31 Sekisui House Ltd 可動屋根構造
KR20140091205A (ko) * 2013-01-11 2014-07-21 (주)엘지하우시스 핸들 기능을 갖는 잠금장치를 구비한 창호
KR101502719B1 (ko) 2014-01-10 2015-03-13 주식회사 신성솔라에너지 건물일체형 태양광 발전 시스템
KR20150138620A (ko) * 2014-06-02 2015-12-10 썬파크 주식회사 다수개의 슬랫을 포함하는 블라인드 시스템
KR20170087170A (ko) * 2016-01-20 2017-07-28 한상용 태양광 발전 온실

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000170466A (ja) * 1998-12-03 2000-06-20 Sanyo Electric Co Ltd 採光窓
JP2005083117A (ja) * 2003-09-10 2005-03-31 Sekisui House Ltd 可動屋根構造
KR20140091205A (ko) * 2013-01-11 2014-07-21 (주)엘지하우시스 핸들 기능을 갖는 잠금장치를 구비한 창호
KR101502719B1 (ko) 2014-01-10 2015-03-13 주식회사 신성솔라에너지 건물일체형 태양광 발전 시스템
KR20150138620A (ko) * 2014-06-02 2015-12-10 썬파크 주식회사 다수개의 슬랫을 포함하는 블라인드 시스템
KR20170087170A (ko) * 2016-01-20 2017-07-28 한상용 태양광 발전 온실

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20220073130A (ko) 2020-11-26 2022-06-03 한국생산기술연구원 타공형 실리콘 슁글드 태양광 모듈 구조 및 그 제조 방법
KR20220081808A (ko) 2020-12-09 2022-06-16 한국생산기술연구원 투광형 실리콘 슁글드 태양광 모듈 구조 및 그 제조 방법

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR100951737B1 (ko) 자연 채광 장치 및 이를 이용한 하이브리드 조명 시스템
US4539625A (en) Lighting system combining daylight concentrators and an artificial source
EP2446187B1 (en) Solar powered lighting arrangement
US20110209743A1 (en) Photovoltaic cell apparatus
CN101189480A (zh) 太阳能集中器
EP2839206B1 (en) A lighting group
TW200944851A (en) Light-concentrating panel
KR102089366B1 (ko) 후면 투광형 태양광 발전 시스템
KR101479124B1 (ko) 태양광 발전이 가능한 마이크로 루버 일체형 창호
KR100451048B1 (ko) 태양추적 반사거울방식 자연채광장치
CN202188424U (zh) 反光镜式阳光导向器
KR102089365B1 (ko) 투광 튜브 구조의 시스템 창호형 태양광 발전 시스템
TW201209325A (en) Solar illumination device
US11746592B2 (en) Smart window with solar powered diffusion
WO2008149278A1 (en) Window element
KR20160135062A (ko) 환기 및 채광 기능이 구비된 자연 채광장치
JP2001060407A (ja) 昼光利用システム
JP2007120131A (ja) 躯体内温度管理システム
US20190093841A1 (en) Solar Tube
KR20130016778A (ko) 태양광 집광 장치 및 이를 이용한 하이브리드 조명 시스템
KR102131077B1 (ko) 시스템 창호형 태양광 발전 시스템
KR101424632B1 (ko) 자연채광이 가능한 친환경 건물
JP5672462B2 (ja) 集光レンズ、発光ダイオード（可視光線）、反射板を内蔵した太陽電池セル及び高階層構造を一体化した太陽光発電システム
KR20170117979A (ko) 투광기를 포함한 태양전지 모듈
KR20130043029A (ko) 포물반사경 부착 프리즘식 돔형 태양광 집광기

Legal Events

Date Code Title Description
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant