KR102134092B1 - 태양 전지 모듈을 구비한 유리 온실 - Google Patents

태양 전지 모듈을 구비한 유리 온실 Download PDF

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Abstract

본 발명의 실시예에 따른 유리 온실은 복층 유리 패널로 이루어지고, 일면에 염료감응형 태양전지가 장착된 외벽, 상기 염료감응형 태양전지로부터 발생한 전기에너지를 축전하는 축전 시스템, 및 상기 축전 시스템으로부터 송출되는 전기에너지를 전기장치에 공급하는 전력제어 시스템을 포함한다.
본 발명의 실시예에 따른 온실은 복층 유리 패널의 형태로 이루어진 외벽을 구비하여 외부의 찬 외기는 막고 식물의 광합성에 필요한 일조량은 충분히 제공하므로, 전도와 대류에 의한 에너지 손실을 방지하는 효과, 및 단차 없이 염료감응형 태양 전지 단위셀들을 동일한 높이로 병렬 및 직렬로 서로 간단하게 연결한 염료감응형 태양 전지 모듈로 이루어진 염료감응형 태양전지를 이용하여 태양광 발전을 수행할 수 있는 효과가 있다.

Description

태양 전지 모듈을 구비한 유리 온실{GREENHOUSE HAVING SOLAR CELL MODULE}
본 발명은 유리 온실에 관한 것으로, 특히 편차 없이 단위셀의 연결 패턴을 통해 전극을 서로 전기적으로 연결한 염료감응형 태양 전지 모듈을 구비하고, 에너지 손실을 절감하기 위한 복층 유리로 이루어진 유리 온실에 관한 것이다.
태양 전지란 빛이 조사되었을 때 전자와 정공을 발생시키는 광-흡수 물질을 사용하여 직접적으로 전기를 생산하는 소자를 의미한다. 1839년 프랑스의 물리학자 Becquerel이 최초로 빛으로 유도된 화학적 반응을 통해 전류를 발생시키는 광기전력을 발견하였고, 그 후 셀레늄과 같은 고체에서도 유사한 현상이 발견된 사실에 기인한다. 그 후, 1954년 Bell 연구소에서 약 6%의 효율을 보인 실리콘 계열의 태양전지가 최초로 개발된 이후에 무기 실리콘을 중심으로 태양 전지의 연구가 계속되었다.
이와 같은 무기계 태양 전지 소자는 실리콘과 같은 무기물 반도체를 이용한 p-n 접합으로 이루어진다. 태양 전지의 소재로 사용된 실리콘은 크게 단결정 또는 다결정 실리콘과 같은 결정 실리콘 계열과 비정질 실리콘 계열로 구분될 수 있다. 이 중 결정 실리콘계열은 태양 에너지를 전기 에너지로 전환하는 에너지 전환 효율이 비정질 실리콘계열에 비하여 우수하지만 결정을 성장시키기 위하여 소용되는 시간과 에너지로 인하여 생산성이 떨어진다. 한편, 비정질 실리콘 계열의 경우 결정 실리콘과 비교하여 광흡수성이 좋고 대면적화가 용이하고 생산성이 좋지만 진공 프로세서가 요구되는 등 설비 면에서 비효율적이다. 특히, 무기계 태양 전지 소자의 경우, 제조비용이 높고 소자가 진공 상태에서 제조되기 때문에 가공 및 성형이 어려운 문제점이 있다.
이와 같은 문제점으로 실리콘을 대신하여 유기물질의 광기전 현상을 이용한 태양전지 소자에 대한 연구가 시도된 바 있다. 유기물 광기전 현상이란 유기물질에 빛을 조사하면 광자(photon)를 흡수하여 전자(electron)-정공(hole) 쌍이 생성되어 이를 분리하여 각각 음극 및 양극으로 전달하고 이와 같은 전하의 흐름에 의하여 전류를 발생시키는 현상이다. 즉, 통상적으로 유기계 태양전지에 있어서 전자 공여체(electron donor)와 전자 수용체(electron acceptor) 물질의 접합구조로 이루어진 유기물질에 빛을 조사하였을 때, 전자 공여체에서 전자-정공쌍이 형성되고 전자 수용체로 전자가 이동함으로써 전자-정공의 분리가 이루어진다. 이와 같은 과정을 통상 “빛에 의한 전하 캐리어(charge carrier)의 여기”또는 “광여기 전하 이동현상(photoinduced charge transfer, PICT)”라고 하는데, 빛에 의하여 생성된 캐리어들은 전자-정공으로 분리되고 전력을 생산하게 된다.
그런데 통상적인 유기물질을 이용한 태양전지의 경우에 에너지 전환효율이 떨어지고 내구성에도 문제가 있었으나, 1991년 스위스의 그라첼(Gr) 연구팀에 의하여 염료를 감광제로 이용하여 광전기화학형의 태양전지인 염료감응형 태양전지가 개발된 바 있다. 그라첼 등에 의하여 제안된 광전기화학형의 태양전지는 감광성 염료 분자와 나노 입자의 이산화티탄으로 이루어지는 산화물 반도체를 이용한 광전기화학형 태양 전지이다.
즉, 염료감응형 태양전지라 하면 투명 전극과 금속 전극 사이에 염료가 흡착된 산화티타늄과 같은 무기 산화물층에 전해질을 삽입하여 광전기화학 반응을 이용하여 제조되는 태양전지이다. 일반적으로 염료감응형 태양전지는 2가지 전극(광전극과 대향전극)과, 무기 산화물, 염료 및 전해질로 구성되어 있는데, 염료감응형 태양전지는 환경적으로 무해한 물질/재료를 사용하기 때문에 환경친화적이고, 기존의 무기 태양전지 중 비정질 실리콘 계열의 태양전지에 버금가는 10% 정도의 높은 에너지 전환효율이 있고, 제조단가가 실리콘 태양전지의 20% 정도에 불과하여 상업화의 가능성이 매우 높은 것으로 보고된 바 있다.
이러한 태양전지를 온실 구조에 적용한 발명들이 개시된 바 있어서, 예를 들어 특허문헌 1에 기재된 바와 같이 태양전지모듈을 구비한 온실이 태양전지모듈을 통해 얻어진 전기 에너지를 사용하여 통풍 및 냉,난방을 수행하는 기술을 개시하고 있다.
그러나 종래의 온실은 단층 유리판으로 조립된 구조물이기 때문에 태양전지모듈을 적용하여 에너지를 생산한다고 해도, 온실의 유리판을 통해 손실되는 에너지가 상당히 많은 단점이 있다.
또한, 종래의 온실에 구비된 염료감응형 태양전지모듈은 특허문헌 2에 기재된 바와 같이 태양전지 단위 셀들을 직렬이나 병렬로 연결한 모듈 형태로 제작하고, 예컨대 도 1에 도시된 바와 같이 두 개의 전극판(10, 20) 사이에 전해질층(30)을 구비하고 (-)전극(13) 및 (+)전극(21)은 단차를 갖는 전극판(10, 20) 각각에 구비한 태양전지 단위 셀을 서로 연결하기 위해 도전성 접착제(50)를 인접한 단위 셀의 (-)전극(13)과 (+)전극(21)이 접하는 면에 삽입하여 접합하는 방법을 사용하고 있다.
그러나 이러한 종래의 접합 방법에 의하면 접착제의 저항값에 의해 태양 전지 모듈의 성능이 저하될 수 있고, 태양 전지 모듈의 조립시 단위 셀과 단위 셀 사이의 단차 부분은 전력을 생산하지 않는 부분으로 태양 전지 모듈 면적에 상당 부분을 차지한다.
또한, 종래의 접합 방법은 단위 셀과 단위 셀을 일 방향으로만 접합해서 태양 전지 모듈을 제작하므로, 다른 방향의 연결을 위해 별도의 접속 수단을 필요로 하는 문제가 있다.
특허문헌 1: 등록특허공보 제 10-1094972호(2011년 12월 9일 등록) 특허문헌 2: 등록특허공보 제 10-1090416호(2001년 11월 30일 등록)
본 발명은 상기 문제점을 해소하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 단위 셀과 단위 셀 사이의 접합을 위한 단차 부분을 제거하고 직렬과 병렬로 단위 셀과 단위 셀 사이를 동시에 연결한 염료감응형 태양 전지 모듈을 구비하고, 에너지 손실을 절감하기 위한 복층 유리로 이루어진 유리온실을 제공하는 데 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 수단으로,
본 발명은 복층 유리 패널로 이루어지고, 일면에 염료감응형 태양전지가 장착된 외벽과; 상기 염료감응형 태양전지로부터 발생한 전기에너지를 축전하는 축전 시스템과; 상기 축전 시스템으로부터 송출되는 전기에너지를 전기장치에 공급하는 전력제어 시스템과; 상기 태양에너지 온실의 내부 일단에 설치되어 먼지를 측정하고, 기준이상이면 경보신호를 출력하는 먼지 측정수단과; 상기 먼지 측정수단에 전기적으로 연결되며 먼지 측정수단의 제어신호에 따라 외부로 악취를 출력하는 악취도포장치를 포함하여 구성함이 특징이다.
또한, 상기 먼지 측정수단은, 먼지로부터 수분을 제거하여 정확한 먼지만 통과하도록 유도하는 철망(10a)과, 상기 철망을 회전시켜 공기중에 존재하는 수분 제거를 가속하기 위한 회전모터(10b)와, 상기 철망에 열을 공급하여 철망에 접촉되는 수분을 빠른 속도로 증발시키기 위한 히터열 제공용 전기수단(10c)과, 상기 철망을 통과한 먼지의 검출하기 위해 적외선을 방출하기 위한 적외선 송신수단(A)과, 상기 적외선 송신수단과 대향되도록 위치하며 상기 적외선 송신수단으로부터 방출된 빛을 수신하여 그 수신량의 정도에 따라 먼지유입을 판단하도록 하기 위한 적외선 수신수단(B)과, 상기 적외선 수신수단(B)의 출력전압이 설정된 값보다 작으면 상기 적외선 송신수단(A)의 입력전압이 증가되도록 제어하기 위한 먼지 측정 제어부(C)를 포함하여 구성함이 특징이다.
또한, 상기 악취도포장치(1100)는, 하우징(1110)과; 상기 하우징(1110)의 내부에 설치되며 외부에서 전력을 공급받아 전기를 충전후 장치에 전기를 제공하는 배터리(1120)와; 상기 배터리에 전기적으로 연결되어 배터리로부터 전력을 공급받아 이를 기계적인 회전운동으로 변환시키는 회전모터(1130)와; 상기 회전모터의 중심축상에 설치되어 회전모터의 회전에 상응하여 회전하되, 저면이 파형 형태로 이루어져 굴곡진 파형 형태가 연속적으로 회전하는 모터축(1131)과; 상기 회전모터의 하단에 위치되며 회전모터의 회전을 왕복 수직운동으로 전환하여 상하로 승하강하면서 유동되는 상하구동 실린더(1140)와; 상기 상하구동 실린더(1140)의 상부에 위치하되 중심축상에 위치되고, 회전모터(1130)의 모터축(1131)에 접면되면서 기계적으로 접촉되며, 회전모터(1130)의 모터축(1131)과 결합 및 분리를 반복하면서 승하강 동작을 하는 회전축(1141)과; 상기 상하 구동 실린더(1140)의 외주연에 설치하되 일측이 하우징 내측의 걸림턱에 고정되고 타측이 상하 구동 실린더의 걸림턱에 고정되어 상하 구동 실린더를 탄발지지하여 상하 구동 실린더가 승하강 작동을 유지할 수 있도록 하는 승하강 지지용 탄발 스프링(1150)과; 상기 상하 구동 실린더(1140)의 내측에 삽입 결합되고, 전체적으로 실린더 형상이고 저면에 약물 통과용 홀(1161)이 다수개 설치되어 이루어지며, 상하 구동 실린더의 움직임에 따라 상하로 유동하면서 약물을 공급하는 악취 약물 도포기(1160)와; 일측은 악취 약물 도포기(1160)에 결합되고 타측은 하우징(1110)의 일단에 결합되며, 하우징을 기준으로 상하 구동 실린더 및 악취 약물 도포기(1160)를 동시에 임시 고정시켜 악취 약물 도포기(1160)가 중력작용에 의해서 아래로 추락하는 것을 막는 악취 약물 도포기 임시 고정수단(1180)을 포함하여 구성되어 이루어지는 것이 특징이다.
또한, 상기 악취 약물 도포기 임시 고정수단(1180)은, 끝단이 날카로운 쐐기 형태로 이루어지며 상하구동 실린더의 결합홀 및 약물 도포기의 결합홀을 통해 강제 끼움 결합되어 악취 약물 도포기가 상하구동 실린더의 내주연에 결합된 상태를 유지시키는 걸림용 후크(1181)와; 상기 걸림용 후크(1181)에 사선 방향으로 일체로 연결되며 회전운동에 의해서 걸림용 후크(1181)가 시계방향 또는 반시계 방향으로 움직이도록 유도하는 연결편(1182)과; 상기 연결편(1182)과 걸림용 후크(1181) 사이에 설치되며 연결편이 회전되는 것을 지지하는 회전 지지용 힌지(1183)와; 상기 연결편(1182)과 상하구동 실린더(1140) 사이에 설치되어 연결편을 외측으로 밀어서 걸림용 후크(1181)가 시계 반대방향으로 유동되어 약물 도포기가 상하구동 실린더에 결합된 상태를 유지시키는 기능을 하며, 외부의 힘에 의해서 연결편이 눌러져서 상하구동 실린더 방향으로 압착되면 걸림용 후크(1181)가 상하구동 실린더(1140) 및 약물 도포기(1160)로부터 분리되면서 약물 도포기(1160)가 상하구동 실린더(1140)로부터 탈거되도록 유도하는 지지용 스프링(1184)과; 상기 연결편(1182)의 끝단부에 설치되며 상하구동 실린더(1140)의 상하 유동에 따라 걸림용 후크(1181) 및 연결편(1182)이 상하로 움직일때 동시에 움직이는 슬라이딩 유동편(1185)와; 상기 슬라이딩 유동편(1185)과 슬라이딩 결합되어 슬라이딩 유동편(1185)의 상하 움직임을 지지하며, 악취 약물 도포기(1160)를 교체시에 상하구동 실린더(1140) 방향으로 푸시하여 연결편(1182)을 누름으로서 연결편(1182)이 회전지지용 힌지핀(1183)을 중심으로 회전하게 되어 걸림용 후크(1181)가 상하구동 실린더(1140) 및 약물 도포기(1160)로부터 분리되면서 악취 약물 도포기(1160)가 상하구동 실린더(1140)로부터 탈거되도록 유도하는 푸시버튼(1186)을 포함하여 구성함이 특징이다.
본 발명의 실시예에 따른 온실은 복층 유리 패널의 형태로 이루어진 외벽을 구비하여 외부의 찬 외기는 막고 식물의 광합성에 필요한 일조량은 충분히 제공하므로, 전도와 대류에 의한 에너지 손실을 방지하는 효과가 있다.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 온실은 단차 없이 염료감응형 태양 전지 단위셀들을 동일한 높이로 병렬 및 직렬로 서로 간단하게 연결한 염료감응형 태양 전지 모듈로 이루어진 염료감응형 태양전지를 이용하여 태양광 발전을 수행할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 종래의 염료감응형 태양 전지 단위셀을 조립하여 태양 전지 모듈을 제조하는 과정의 사시도.
도 2는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 온실의 개략도.
도 3은 본 발명의 제 2 실시예에 따라 냉각수 수로가 배치된 온실의 개략도.
도 4a는 본 발명에 따른 온실의 외벽을 구성하는 복층 유리 패널의 평면도.
도 4b는 도 4a의 A-A 선을 따라 절단한 단면을 나타낸 단면도.
도 5a는 본 발명의 제 3 실시예에 따른 염료감응형 태양 전지 단위셀의 평면도.
도 5b는 도 5a의 B-B 선을 따라 절단한 단면도.
도 5c는 본 발명의 제 3 실시예에 따른 염료감응형 태양 전지 단위셀을 조립한 태양 전지 모듈의 평면도.
도 6a는 본 발명의 제 4 실시예에 따른 염료감응형 태양 전지 단위셀의 평면도.
도 6b는 본 발명의 제 4 실시예에 따른 염료감응형 태양 전지 단위셀을 조립한 태양 전지 모듈의 평면도.
도 7a는 본 발명의 제 5 실시예에 따른 염료감응형 태양 전지 단위셀의 평면도.
도 7b는 본 발명의 제 5 실시예에 따른 염료감응형 태양 전지 단위셀을 조립한 태양 전지 모듈의 평면도.
도 8은 본 발명의 먼지측정수단 및 경보신호 출력부 구성 블록도.
도 9는 본 발명의 먼지 측정수단을 구성하는 적외선 송신수단과 적외선 수신수단 개념도.
도 10은 본 발명의 적외선 송신수단과 적외선 수신수단을 이용하여 먼지를 측정하는 개념도.
도 11은 본 발명의 악취 약액 도포장치 분해 사시도.
도 12는 본 발명의 악취 약액 도포장치 단면도 및 요부 단면도.
도 13은 본 발명의 악취 약액 도포장치의 요부 확대 단면도.
도 14는 본 발명의 악취 약액 도포장치의 회전모터 및 상하 구동 실린더 구성도.
도 15는 본 발명의 악취 약액 도포장치의 회전모터 및 상하 구동 실린더 요부 확대도.
도 16은 본 발명의 악취 약액 도포장치의 임시고정수단 구성도.
도 17은 본 발명의 악취 약액 도포장치의 임시고정수단 다른 각도 구성도.
도 18은 본 발명의 약액 통과용 홀 구성도.
이하 첨부된 도면과 설명을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대한 동작 원리를 상세히 설명한다. 다만, 하기에 도시되는 도면과 후술되는 설명은 본 발명의 특징을 효과적으로 설명하기 위한 여러 가지 방법 중에서 바람직한 실시 방법에 대한 것이며, 본 발명이 하기의 도면과 설명만으로 한정되는 것은 아니다.
또한, 하기에서 본 발명을 설명함에 있어 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다. 그리고 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서, 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 발명에서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
또한, 이하 실시되는 본 발명의 바람직한 실시예는 본 발명을 이루는 기술적 구성요소를 효율적으로 설명하기 위해 각각의 시스템 기능구성에 이미 구비되어 있거나, 또는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상적으로 구비되는 시스템 기능구성은 가능한 생략하고, 본 발명을 위해 추가적으로 구비되어야 하는 기능구성을 위주로 설명한다.
만약 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면, 하기에 도시하지 않고 생략된 기능구성 중에서 종래에 이미 사용되고 있는 구성요소의 기능을 용이하게 이해할 수 있을 것이며, 또한 상기와 같이 생략된 구성요소와 본 발명을 위해 추가된 구성요소 사이의 관계도 명백하게 이해할 수 있을 것이다.
또한, 이하 실시예는 본 발명의 핵심적인 기술적 특징을 효율적으로 설명하기 위해 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 명백하게 이해할 수 있도록 용어를 적절하게 변형하여 사용할 것이나, 이에 의해 본 발명이 한정되는 것은 결코 아니다.
결과적으로, 본 발명의 기술적 사상은 청구범위에 의해 결정되며, 이하 실시예는 진보적인 본 발명의 기술적 사상을 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 효율적으로 설명하기 위한 하나의 수단일 뿐이다.
도 1은 종래의 염료감응형 태양 전지 단위셀을 조립하여 태양 전지 모듈을 제조하는 과정의 사시도.
도 2는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 온실의 개략도.
도 3은 본 발명의 제 2 실시예에 따라 냉각수 수로가 배치된 온실의 개략도.
도 4a는 본 발명에 따른 온실의 외벽을 구성하는 복층 유리 패널의 평면도.
도 4b는 도 4a의 A-A 선을 따라 절단한 단면을 나타낸 단면도.
도 5a는 본 발명의 제 3 실시예에 따른 염료감응형 태양 전지 단위셀의 평면도.
도 5b는 도 5a의 B-B 선을 따라 절단한 단면도.
도 5c는 본 발명의 제 3 실시예에 따른 염료감응형 태양 전지 단위셀을 조립한 태양 전지 모듈의 평면도.
도 6a는 본 발명의 제 4 실시예에 따른 염료감응형 태양 전지 단위셀의 평면도.
도 6b는 본 발명의 제 4 실시예에 따른 염료감응형 태양 전지 단위셀을 조립한 태양 전지 모듈의 평면도.
도 7a는 본 발명의 제 5 실시예에 따른 염료감응형 태양 전지 단위셀의 평면도.
도 7b는 본 발명의 제 5 실시예에 따른 염료감응형 태양 전지 단위셀을 조립한 태양 전지 모듈의 평면도.
도 8은 본 발명의 먼지측정수단 및 경보신호 출력부 구성 블록도.
도 9는 본 발명의 먼지 측정수단을 구성하는 적외선 송신수단과 적외선 수신수단 개념도.
도 10은 본 발명의 적외선 송신수단과 적외선 수신수단을 이용하여 먼지를 측정하는 개념도.
도 11은 본 발명의 악취 약액 도포장치 분해 사시도.
도 12는 본 발명의 악취 약액 도포장치 단면도 및 요부 단면도.
도 13은 본 발명의 악취 약액 도포장치의 요부 확대 단면도.
도 14는 본 발명의 악취 약액 도포장치의 회전모터 및 상하 구동 실린더 구성도.
도 15는 본 발명의 악취 약액 도포장치의 회전모터 및 상하 구동 실린더 요부 확대도.
도 16은 본 발명의 악취 약액 도포장치의 임시고정수단 구성도.
도 17은 본 발명의 악취 약액 도포장치의 임시고정수단 다른 각도 구성도.
도 18은 본 발명의 약액 통과용 홀 구성도로서,
본 발명의 제 1 실시예에 따른 온실은 도 1에 도시된 바와 같이, 일면에 염료감응형 태양전지(120)가 장착된 외벽(110), 태양전지(120)로부터 발생된 전기에너지를 축전하는 축전 시스템(130), 축전 시스템(130)으로부터 송출되는 전기에너지에 의해서 가동되며, LED 조명장치(150)를 가동하는데 필요한 전기에너지를 공급하는 LED조명제어 시스템(140); 및 상기 축전 시스템(130)으로부터 공급되는 전기에너지에 의해서 가동되는 LED 조명장치(150)를 포함한다.
이러한 본 발명의 제 1 실시예에 따른 온실은 햇볕을 공급받는데 그림자나 기타 장애물에 의한 일조량 사각지대를 최소화하도록, 외벽 중 특히 지붕에 염료감응형 태양전지(120)를 구비하는 것이 바람직하다. 온실은 광선, 온도, 습도 등을 조절하여 각종 식물을 재배하기 위한 구조물로써, 식물의 생육방식에 따라 온실 내부의 온도를 조절할 수 있다.
특히, 온실의 외벽(110)은 찬 외기는 막고 식물의 광합성에 필요한 일조량은 충분히 제공할 수 있도록, 후술하는 복층 유리 패널의 형태로 구비된다.
이때, 태양전지(120) 역시 빛을 투과할 수 있도록, 예컨대 반투명하고 광전기화학반응을 이용하는 염료감응형 태양전지를 사용할 수 있다.
축전 시스템(130)은 외벽(110)에 부착된 염료감응형 태양전지(120)로부터 발생한 전기에너지를 축전하는 것으로 빛에너지가 공급되는 시간에 전기에너지를 사용할 뿐만 아니라 빛에너지가 공급되지 않는 시간에도 전기에너지를 사용할 수 있도록 전기에너지를 축적하는 것이다. 즉, 생산된 전기에너지를 축적할 뿐만 아니라 원활하게 배분함으로써, 온실내의 환경을 조절할 수 있다.
LED 조명제어 시스템(140)은 온실 내에 설치되는 LED에 전기에너지를 공급함으로써, LED의 조사량(照射量)을 조절하는 장치로써, 온실 내에서 재배되는 식물의 종류에 따라 조사량을 늘이거나 감소시킬 수 있다. 이와 더불어 다양한 파장의 LED가 온실 내에 장착될 경우, 필요에 따라 원하는 파장의 LED에만 전기를 공급함으로써, 온실 내의 식물에 필요한 파장의 빛을 공급할 수 있다.
이와 같이 LED 조명제어 시스템(140)은 축전 시스템(130)으로부터 축전된 전기에너지를 LED 조명장치(150)로 공급한다. 즉, 일조량이 부족한지 여부를 LED 조명제어 시스템(140)에서 판단한 후, 일조량이 부족하면 축전 시스템(130)으로부터 LED 조명장치(150)로 전기에너지를 공급함으로써 부족한 일조량을 충당할 수 있다.
또한, 도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제 2 실시예에 따른 온실은 염료감응형 태양전지(120)가 부착된 외벽(110)의 타면에 냉각수가 순환되는 수로(162)를 배치하며, 냉각수는 축전 시스템(130)으로부터 공급되는 전기 에너지에 의해서 구동되는 펌프(164)에 의해서 순환될 수 있다.
예를 들어 사과의 경우, 단순히 일조량이 많아야 하는 것 이외에도 일교차가 커야 당도가 높고 과육이 단단해진다. 즉, 일조량이 많음과 동시에 빛에너지가 제거된 이후에는 온도가 낮아져야 한다.
이와 같이 온실의 온도를 조절하거나, 태양전지(112)가 과열되는 것을 방지하도록 태양전지(112)가 설치된 온실 외벽(110)의 내측에는 냉각수가 순환되는 수로(162)가 구비될 수 있다. 상기 수로(162)는 펌프(164)에 의해 냉각수가 유동하게 되는데, 이때 펌프(164)는 구동모터(150)와 마찬가지로 축전 시스템(120)으로부터 공급되는 전기에너지에 의해 구동되는 것이 바람직하다.
이와 같이 구성된 본 발명의 실시예에 따른 온실은 외벽(110)을 도 4a와 도 4b에 도시된 복층 유리 패널의 형태로 구비하여, 외부의 찬 외기는 막고 식물의 광합성에 필요한 일조량은 충분히 제공할 수 있다. 이에 따라, 본 발명의 실시예에 따른 온실은 외벽(110)을 통해 에너지가 손실되는 것을 방지할 수 있다.
이하, 본 발명의 실시예에 따른 온실을 구성하는 외벽(110)에 대해 도 4a와 도 4b를 참조하여 설명한다. 도 4a는 본 발명에 따른 온실의 외벽을 구성하는 복층 유리 패널의 평면도이고, 도 4b는 도 4a의 A-A 선을 따라 절단한 단면을 나타낸 단면도이다.
구체적으로, 외벽(110)을 이루는 복층 유리 패널은 도 4a와 도 4b에 도시된 바와 같이, 상부 유리판(111), 하부 유리판(112), 실링부(113) 및 다수의 게터용 필러(115)를 포함한다.
상부 유리판(111) 및 하부 유리판(112)은 서로 평행하게 대향하도록 이격 배치된다. 이러한 상부 유리판(111)과 하부 유리판(112)은 플레이트 형상을 갖고, 동일한 면적으로 설계하는 것이 바람직하다.
실링부(113)는 상부 유리판(111)과 하부 유리판(112)의 가장자리를 따라 예컨대, 글라스 프리트(glass frit)를 이용하여 형성되고, 상부 유리판(111)과 하부 유리판(112)의 사이 공간에 진공층(V)이 마련되도록 상부 유리판(111)과 하부 유리판(112)을 밀봉한다. 따라서, 상부 유리판(111)과 하부 유리판(112)은 실링부(113)에 의해 상호 대향하여 합착된 형태로 구비된다.
게터용 필러(115)는 상부 유리판(111)과 하부 유리판(112) 사이의 진공층(V) 내에 개재되어, 상부 유리판(111)과 하부 유리판(112) 사이를 일정한 간격(g)으로 유지시키고, 진공층(V)의 잔류 가스 또는 습기를 흡착하는 역할을 한다. 여기서, 게터용 필러(115)는 진공층(V)의 잔류 가스 또는 습기를 흡착하여, 복층 유리 구조의 단점인 결로 현상과 습기 발생 등을 방지한다.
이러한 게터용 필러(115)는 진공층(V) 내에 적어도 하나 이상으로 배치되어, 도 4a에 도시된 바와 같이 평면상으로 매트릭스 배열(matrix arrangement)로 배치되는 것이 바람직하다. 여기서, 게터용 필러(115)들 사이의 이격 거리(d)는 상부 및 하부 판유리(111, 112)의 넓이, 두께 등에 따라 조정될 수 있다.
이러한 게터용 필러(115)의 배치는 진공층(V)의 간격을 일정하게 유지하기 위한 부수적인 목적을 위한 것으로, 진공압에 의해 발생하는 게터용 필러(115)의 주변부 응력이 유리 재질의 장기 허용 응력 이하가 되도록 설계 배치되어야 한다.
또한, 게터용 필러(115)는 잔류 가스 및 습기를 흡착하는 혼합물 재질로 형성될 수 있어서, 가스 흡착 재질로서 예를 들어 Ta, Cb, Zr, Th, Mg, Ba, Ti, Al, Nb, Fe, Li, Pd, Pt, Au 등의 금속, 이런 금속의 합성물, 또는 산화물을 포함하고, 습기 흡착 재질로서 예컨대, 산화칼슘, 염화칼슘, 제올라이트, 실리카겔, 알루미나, 활성탄 중 하나를 포함할 수 있다.
이러한 특징을 갖는 게터용 필러(115)는 도 4a와 도 4b에 도시된 바와 같이 원기둥 형태로 도시하지만, 이에 국한되지 않고 예컨대 팔면체, 십이면체 등 다양한 기둥 형태로 구비될 수 있다.
이와 같이 구성된 복층 유리 패널을 갖는 외벽(110)은 내부에 게터용 필러(115)를 구비한 복층 유리 패널의 구조에 따라, 진공층(V)을 통해 단열을 형성하여 전도와 대류에 의한 열손실을 방지할 수 있다.
이러한 온실의 외벽(110)은 지붕과 같은 일측에 반투명한 염료감응형 태양전지(120)가 구비된다. 반투명한 염료감응형 태양전지(120)는 태양광의 특정 파장만을 투과시키고 투과되지 않은 나머지 파장의 태양광을 이용하여 태양광 발전을 수행할 수 있다.
이하, 온실의 외벽(110) 일측에 구비된 반투명한 염료감응형 태양전지(120)에 대해 도 5a 내지 도 5c를 참조하여 설명한다. 도 5a는 본 발명의 제 3 실시예에 따른 염료감응형 태양 전지 단위셀의 평면도이고, 도 5b는 도 5a의 B-B 선을 따라 절단한 단면도이며, 도 5c는 본 발명의 제 3 실시예에 따른 염료감응형 태양 전지 단위셀을 조립한 태양 전지 모듈의 평면도이다.
구체적으로, 반투명한 염료감응형 태양전지(120)는 다수의 염료감응형 태양 전지 단위셀(121)이 서로 병렬 또는 직렬 연결된 태양 전지 모듈을 기본구성요소로 어레이(array)를 형성한다.
이에 따라, 본 발명의 제 3 실시예에 따른 염료감응형 태양 전지 단위셀(121)에 대해 먼저 설명한다.
본 발명의 제 3 실시예에 따른 염료감응형 태양 전지 단위셀은 서로 대향하고 투명한 재질로 이루어진 제 1 기판(121-10)과 제 2 기판(121-20)을 구비하고, 제 1 기판(121-10)의 상부면에는 제 1 투명 전극(121-11) 및 반도체 산화물층(121-12)이 형성되며, 반도체 산화물층(121-12)의 표면에는 염료분자(미도시)가 흡착되어 있다. 제 2 기판(121-20)의 하부면에는 제 2 투명전극(121-21) 및 백금층(121-22)이 형성되고, 제 1 기판(121-10)과 제 2 기판(121-20) 사이의 공간에는 전해질(121-30)이 각 영역별로 충진된다.
이러한 제 3 실시예에 따른 염료감응형 태양 전지 단위셀은 제 1 기판(121-10), 제 2 기판(121-20) 및 전해질(121-30) 등으로 이루어진 복수개의 단위 영역에 금속 그리드(121-40)에 의하여 단위 영역 각각이 직렬 형태로 연결 구비된다. 이때, 각 영역의 벽면은 밀봉부재(121-41)로 마감되어 전해질(121-30)의 외부 누출을 방지한다.
특히, 본 발명의 제 3 실시예에 따른 염료감응형 태양 전지 단위셀은 4개의 각 꼭지점 부분에 대해 제 2 기판(121-20)과 제 2 투명전극(121-21)을 에칭(etching)하여 제 1 전극 패턴(121-50)과 제 2 전극 패턴(121-60)을 노출한 연결 패턴(Ⅰ)을 형성한다.
구체적으로, 연결 패턴(Ⅰ)은 도 5a에 도시된 바와 같이 태양 전지 단위셀의 각 꼭지점 부분을 사각형 형태로 에칭하여 양측의 제 1 전극 패턴(121-50)과 제 2 전극 패턴(121-60)을 각각 노출할 수 있다. 이러한 연결 패턴(Ⅰ)은 태양 전지 단위셀과 다른 태양 전지 단위셀을 서로 전기적으로 연결하는 리본(120-71,120-72,120-73,120-74,120-75)을 장착하거나 또는 전도성 패턴을 구비하기 위해 형성된다.
이에 따라, 후술할 리본(120-71,120-72,120-73,120-74,120-75) 또는 전도성 패턴의 전기적 연결을 용이하게 이루기 위해, 연결 패턴(Ⅰ)의 폭은 제 1 전극 패턴(121-50)과 제 2 전극 패턴(121-60) 각각의 단축 길이보다 넓게 형성될 수 있다.
이와 같은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 염료감응형 태양 전지 단위셀은 제 1 기판(121-10)과 제 2 기판(121-20)으로 예컨대 폴리에테르술폰(PES, polyethersulphone), 폴리아크릴레이트(PAR, polyacrylate), 폴리에테르이미드(PEI, polyetherimide), 폴리에틸렌나프탈레이트(PEN, polyethyelenen napthalate), 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET, polyethyeleneterepthalate), 폴리페닐렌설파이드(polyphenylene sulfide: PPS), 폴리아릴레이트(polyallylate), 폴리아미드(PI, polyamide), 폴리이미드(polyimide), 폴리카보네이트(PC), 셀룰로오스 트리아세테이트(TAC), 셀룰로오스 아세테이트 프로피오네이트(cellulose acetate propinonate: CAP) 중 적어도 하나를 포함하는 플라스틱 또는 유리로 구비될 수 있다.
이러한 제 1 기판(121-10)과 제 2 기판(121-20)은 전술한 재질에 한정되지 않고, 태양광을 투과시켜 광전환 효율을 높이기 위한 투광도가 높은 재질이면 특별히 제한할 필요는 없다.
제 1 투명 전극(121-11)과 제 2 투명전극(121-21)은 제 1 기판(121-10)과 제 2 기판(121-20)의 일면에 투명 전도성 재질에 의하여 형성되는 전극층으로 ITO(indium-tin oxide), IZO(indium-zinc oxide), 산화인듐(In2O3), 이산화주석, 플로린 도핑된 인듐틴옥사이드(FTO, fluorine doped tin oxide), ZnO-(Ga2O3 또는 Al2O3), SnO2-Sb2O3 등에서 임의로 선택될 수 있으며, 특히 바람직하게는 ITO 또는 FTO를 이용할 수 있다.
반도체 산화물층(121-12)은 나노 입자 형태의 전이금속 산화물로서, 예를 들어 티타늄 산화물, 스칸듐 산화물, 바나듐 산화물, 아연 산화물, 갈륨 산화물, 이트륨 산화물, 지르코늄 산화물, 니오브 산화물, 몰리브덴 산화물, 인듐 산화물, 주석 산화물, 란탄족 산화물, 텅스텐 산화물, 이리듐 산화물과 같은 전이금속 산화물은 물론이고, 마그네슘 산화물, 스트론튬 산화물과 같은 알칼리토금속 산화물 및 알루미늄 산화물 중 어느 하나 또는 혼합물을 스크린 프린팅 방법으로 형성할 수 있고, 바람직하게 나노 입자 형태의 티타늄 산화물을 이용하여 형성할 수 있다.
이와 같이 구성된 본 발명의 제 3 실시예에 따른 염료감응형 태양 전지 단위셀들은 도 5c에 도시된 바와 같이 연결 패턴(Ⅰ)에 전기적 연결을 위한 리본(120-71,120-72,120-73,120-74,120-75)을 중첩 장착하여 염료감응형 태양 전지 모듈을 형성할 수 있다.
즉, 도 5c에 도시된 바와 같이, 예컨대 4개의 제 1 실시예에 따른 염료감응형 태양 전지 단위셀을 직렬과 병렬로 연결하여 염료감응형 태양 전지 모듈을 형성할 수 있다.
이때, 리본(120-71,120-72,120-73,120-74,120-75)이 인접한 태양 전지 단위셀 각각의 연결 패턴(Ⅰ)에 구비되어 제 1 전극 패턴(121-50) 또는 제 2 전극 패턴(121-60)에 중첩 장착되고, 태양 전지 단위셀 사이에 직렬 또는 병렬의 전기적 연결을 이룰 수 있다.
구체적으로, 도 5c에 도시된 염료감응형 태양 전지 모듈은 태양 전지 단위셀 각각의 연결 패턴(Ⅰ)이 모인 중앙 부분에서, 위,아래 태양 전지 단위셀을 병렬로 연결한 병렬 연결용 리본(120-71) 및 좌,우 태양 전지 단위셀을 직렬로 연결한 직렬 연결용 리본(120-72)을 이용하여, 인접한 연결 패턴(Ⅰ) 사이에서 제 1 전극 패턴(121-50) 또는 제 2 전극 패턴(121-60)에 중첩 장착될 수 있다.
예컨대, 병렬 연결용 리본(120-71)은 위,아래 태양 전지 단위셀의 연결 패턴(Ⅰ)에서 각각 제 2 전극 패턴(121-60)을 병렬로 연결하고, 좌측의 병렬 연결용 리본(120-73)은 위,아래 태양 전지 단위셀의 연결 패턴(Ⅰ)에서 각각 제 1 전극 패턴(121-50)을 병렬로 연결한다.
이에 따라 도 5c에 도시된 염료감응형 태양 전지 모듈은 제 3 실시예에 따른 4개의 염료감응형 태양 전지 단위셀을 연결 패턴(Ⅰ)과 리본(120-71,120-72,120-73,120-74,120-75)을 이용하여 직렬과 병렬로 서로 용이하게 연결할 수 있다.
이후, 리본(120-71,120-72,120-73,120-74,120-75)을 구비한 연결 패턴(Ⅰ)에 대해 투명 재질의 합성수지 등과 같은 절연재가 충진되어 마감 처리될 수 있다.
따라서, 본 발명의 염료감응형 태양 전지 모듈은 인접한 연결 패턴(Ⅰ) 사이에 리본(120-71,120-72,120-73,120-74,120-75)을 연장 장착하여, 종래의 염료감응형 태양 전지 모듈에서 발생하는 단차 문제를 해소하고, 제 3 실시예에 따른 염료감응형 태양 전지 단위셀들을 동일한 높이로 병렬 및 직렬로 서로 간단하게 연결할 수 있다.
이하, 본 발명의 제 4 실시예에 따른 염료감응형 태양 전지 단위셀과 태양 전지 모듈에 대해 도 6a와 도 6b를 참조하여 설명한다. 도 6a는 본 발명의 제 4 실시예에 따른 염료감응형 태양 전지 단위셀의 평면도이고, 도 6b는 본 발명의 제 4 실시예에 따른 염료감응형 태양 전지 단위셀을 조립한 태양 전지 모듈의 평면도이다.
도 6a에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제 4 실시예에 따른 염료감응형 태양 전지 단위셀은 도 5a에 도시된 제 3 실시예에 따른 염료감응형 태양 전지 단위셀과 유사한 구조를 갖지만, 각 꼭지점 부분에 형성된 연결 패턴(Ⅱ)의 형태가 다르다는 점에서 차이점이 있다. 이에 따라 본 발명의 제 4 실시예에 따른 염료감응형 태양 전지 단위셀에 관한 설명에 대해 본 발명의 제 3 실시예에 따른 염료감응형 태양 전지 단위셀에 관한 설명과 동일한 부분은 생략한다.
도 6a에 도시된 제 4 실시예에 따른 염료감응형 태양 전지 단위셀은 각 꼭지점 부분에서 제 2 기판(121-20)과 제 2 투명전극(121-21)을 에칭(etching)하여 제 1 전극 패턴(121-50)과 제 2 전극 패턴(121-60)을 노출하는 직렬 연결 및 병렬 연결을 위한 연결 패턴(Ⅱ)을 형성한다.
구체적으로, 연결 패턴(Ⅱ)은 체크 무늬 형태로 개구부를 교대 형성하여, 제 1 전극 패턴(121-50)과 제 2 전극 패턴(121-60) 사이를 직렬 연결하기 위한 가로 개구 패턴(Ⅱ-1) 및 제 1 전극 패턴(150) 사이 또는 제 2 전극 패턴(121-60) 사이를 병렬 연결하기 위한 세로 개구 패턴(Ⅱ-2)을 서로 분리하여 구비한다.
이에 따라 연결 패턴(Ⅱ)은 가로 개구 패턴(Ⅱ-1)과 세로 개구 패턴(Ⅱ-2)을 통해 제 1 전극 패턴(121-50) 또는 제 2 전극 패턴(121-60)을 노출한다.
이러한 연결 패턴(Ⅱ)에 대해 예컨대, 스퀴즈를 이용한 프린팅 방법으로 전도성 페이스트를 충진하고 경화시키면, 도 6b에 도시된 바와 같이 위,아래 태양 전지 단위셀을 병렬로 연결한 병렬 연결용 전도 패턴(220-71) 및 좌,우 태양 전지 단위셀을 직렬로 연결한 직렬 연결용 전도 패턴(220-72,220-74)을 형성할 수 있다.
또한, 위,아래 태양 전지 단위셀의 좌측에 형성된 병렬 연결용 전도 패턴(220-73)이 제 1 전극 패턴(121-50)을 서로 병렬로 연결하고, 우측에 형성된 병렬 연결용 전도 패턴(220-75)이 제 2 전극 패턴(121-60)을 서로 병렬로 연결할 수 있다.
물론, 이러한 전도 패턴(220-71,220-72,220-73,220-74,220-75)은 내부에 리본을 함침하여 형성할 수 있다.
따라서, 본 발명의 제 4 실시예에 따른 염료감응형 태양 전지 단위셀로 이루어진 염료감응형 태양 전지 모듈은 연결 패턴(Ⅱ)에 형성된 전도 패턴(220-71,220-72,220-73,220-74,220-75)이 서로 전기적으로 분리되어 직렬 또는 병렬로 태양 전지 단위셀 사이를 연결하므로, 전기적 접합의 신뢰성을 향상시킬 수 있다.
또한, 본 발명의 제 4 실시예에 따른 염료감응형 태양 전지 단위셀로 이루어진 염료감응형 태양 전지 모듈은 종래의 염료감응형 태양 전지 모듈에서 발생하는 단차 문제를 해소하고, 제 4 실시예에 따른 염료감응형 태양 전지 단위셀들을 동일한 높이로 병렬 및 직렬로 서로 간단하게 연결한다.
이하, 본 발명의 제 5 실시예에 따른 염료감응형 태양 전지 단위셀과 태양 전지 모듈에 대해 도 7a와 도 7b를 참조하여 설명한다. 도 7a는 본 발명의 제 5 실시예에 따른 염료감응형 태양 전지 단위셀의 평면도이고, 도 7b는 본 발명의 제 5 실시예에 따른 염료감응형 태양 전지 단위셀을 조립한 태양 전지 모듈의 평면도이다.
도 7a에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제 5 실시예에 따른 염료감응형 태양 전지 단위셀은 도 5a에 도시된 제 3 실시예에 따른 염료감응형 태양 전지 단위셀과 유사한 내부 구조를 갖지만, 각 꼭지점 부분에 형성된 연결 패턴(Ⅲ)의 형태가 다르다는 점에서 차이점이 있다. 이에 따라 본 발명의 제 5 실시예에 따른 염료감응형 태양 전지 단위셀에 관한 설명에 대해 본 발명의 제 3 실시예에 따른 염료감응형 태양 전지 단위셀에 관한 설명과 동일한 부분은 생략한다.
도 7a에 도시된 제 5 실시예에 따른 염료감응형 태양 전지 단위셀은 각 꼭지점 부분에서 제 2 기판(121-20)과 제 2 투명전극(121-21)을 에칭(etching)하여 제 1 전극 패턴(121-50)과 제 2 전극 패턴(121-60)을 노출하여 직렬 연결 및 병렬 연결을 위한 연결 패턴(Ⅲ)을 형성한다.
구체적으로, 연결 패턴(Ⅲ)은 원형 반지의 단편 형태로서, 제 1 전극 패턴(121-50)과 제 2 전극 패턴(121-60) 사이를 직렬 연결하기 위한 가로 굴곡 패턴(Ⅲ-1) 및 제 1 전극 패턴(121-50) 사이 또는 제 2 전극 패턴(121-60) 사이를 병렬 연결하기 위한 세로 굴곡 패턴(Ⅲ-2)을 포함하여 구비한다.
이에 따라 연결 패턴(Ⅲ)은 가로 굴곡 패턴(Ⅲ-1)과 세로 굴곡 패턴(Ⅲ-2)을 통해 제 1 전극 패턴(121-50) 또는 제 2 전극 패턴(121-60)을 노출한다.
이러한 연결 패턴(Ⅲ)에 대해 예컨대, 스퀴즈를 이용한 프린팅 방법으로 전도성 페이스트를 충진하고 경화시키면, 도 7b에 도시된 바와 같이 위,아래 태양 전지 단위셀을 병렬로 연결한 병렬 연결용 전도 패턴(320-71) 및 좌,우 태양 전지 단위셀을 직렬로 연결한 직렬 연결용 전도 패턴(320-72,320-74)을 포함한 태양 전지 모듈을 형성할 수 있다.
또한, 도 7b에 도시된 태양 전지 모듈은 위,아래 태양 전지 단위셀의 좌측에 형성된 병렬 연결용 전도 패턴(320-73)이 제 1 전극 패턴(121-50)을 서로 병렬로 연결하고, 우측에 형성된 병렬 연결용 전도 패턴(320-75)이 제 2 전극 패턴(121-60)을 서로 병렬로 연결할 수 있다.
물론, 이러한 전도 패턴(320-71,320-72,320-73,320-74,320-75)은 내부에 리본을 함침하여 형성할 수 있다.
따라서, 본 발명의 제 5 실시예에 따른 염료감응형 태양 전지 단위셀로 이루어진 염료감응형 태양 전지 모듈은 연결 패턴(Ⅲ)에 형성된 전도 패턴(320-71,320-72,320-73,320-74,320-75)이 서로 전기적으로 분리되어 직렬 또는 병렬로 태양 전지 단위셀 사이에 단면적을 넓혀 연결하므로, 전기적 접합의 신뢰성을 향상시킬 수 있다.
또한, 본 발명의 제 5 실시예에 따른 염료감응형 태양 전지 단위셀로 이루어진 염료감응형 태양 전지 모듈은 종래의 염료감응형 태양 전지 모듈에서 발생하는 단차 문제를 해소하고, 제 5 실시예에 따른 염료감응형 태양 전지 단위셀들을 동일한 높이로 병렬 및 직렬로 서로 간단하게 연결한다.
이러한 다양한 실시예의 연결구조를 갖는 염료감응형 태양 전지 모듈로 어레이된 염료감응형 태양전지(120)는 광의 흡수를 통한 전자의 발생을 반도체 산화물층(121-12)의 표면에 흡착된 염료에서 이루어지므로, 염료감응형 태양전지(120)는 반투명한 성질을 가질 수 있다.
이때, 반도체 산화물층(121-12)의 표면에 흡착되는 염료를 무엇으로 하느냐에 따라 염료에 흡수되어 전자를 발생시키는 파장 범위가 달라지므로, 파장의 선택이 가능하다.
아울러, 반도체 산화물층(121-12)에 흡착되는 염료의 종류 및 농도를 조절하거나 또는 반도체 산화물층(121-12)의 재질과 두께를 변화시킴으로써, 투과율을 용이하게 조절할 수 있다.
이러한 염료감응형 태양전지(120)는 반도체 산화물층(121-12)의 표면에 흡착되는 염료의 종류와 농도, 또는 반도체 산화물층(121-12)의 재질과 두께를 조절하여, 반투명한 성질을 갖고 투과되는 광의 파장과 투과율을 선택할 수 있다.
따라서, 본 발명의 실시예에 따른 온실은 복층 유리 패널의 형태로 이루어진 외벽(110)을 통해 외부의 찬 외기는 막고 식물의 광합성에 필요한 일조량은 충분히 제공하여 전도와 대류에 의한 에너지 손실을 방지하며, 단차 없이 염료감응형 태양 전지 단위셀들을 동일한 높이로 병렬 및 직렬로 서로 간단하게 연결한 염료감응형 태양 전지 모듈로 이루어진 염료감응형 태양전지(120)를 이용하여 태양광 발전을 수행할 수 있다.
한편, 본 발명은 온실의 내부 일측에 먼지 측정수단(1000a)을 더 부가하여 설치하며, 상기 먼지 측정수단(1000a)의 측정 결과 기준이상의 먼지가 있는 것으로 판단되면 경보신호 출력수단을 통해 경보신호를 출력하여 야외활동을 중단토록 유도한다.
본 발명의 먼지 측정수단(1000a)은 입력되는 먼지로부터 수분을 제거하여 정확한 먼지만 통과하도록 유도하는 철망(10a)과, 상기 철망을 회전시켜 공기중에 존재하는 수분 제거를 가속하기 위한 회전모터(10b)와, 상기 철망에 열을 공급하여 철망에 접촉되는 수분을 빠른 속도로 증발시키기 위한 히터열 제공용 전기수단(10c)과, 상기 철망을 통과한 먼지의 검출하기 위해 적외선을 방출하기 위한 적외선 송신수단(A)과, 상기 적외선 송신수단과 대향되도록 위치하며 상기 적외선 송신수단으로부터 방출된 빛을 수신하여 그 수신량의 정도에 따라 먼지유입을 판단하도록 하기 위한 적외선 수신수단(B)과, 상기 적외선 수신수단(B)의 출력전압이 설정된 값보다 작으면 상기 적외선 송신수단(A)의 입력전압이 증가되도록 제어하기 위한 먼지 측정 제어부(C)를 포함하여 이루어진다.
그리고, 상기 적외선 송신수단(A)은 먼지 측정 제어부(C)로부터 적외선 송신 제어신호를 인가받아 적외선 송신량을 결정하여 변화된 적외선 송신량을 출력한다.
즉, 적외선 수신수단(B)의 결과값을 먼지 측정 제어부(C)에 전송하면, 먼지 측정 제어부(C)는 적외선 수신수단(B)의 데이터를 근거로 먼지 발생량을 예측하고, 먼지 발생량에 따라서 적외선 송신수단(A)에 제어신호를 출력하여 적외선 송신량을 조절하여 출력토록 유도하는 것이다.
즉, 먼지 측정 제어부에서 적외선 수신수단에서 출력되는 광량 데이터를 읽고, 이를 근거로 적외선 발광수단의 광량을 자동 제어하여 감도조절이 자동적으로 일정하게 유지되도록 하여 먼지로 인한 오염 상황에서도 먼지 검출을 최적의 감도상태로 유지하여 측정할 수 있도록 한 것이다.
다시말해서, 먼지 측정 제어부(C)는 적외선 수신수단(B)의 수신 광량이 미약하면 오염 정도가 높은 것으로 판단하여 보다 정밀한 먼지 측정을 위해서 적외선 송신수단(A)의 광량을 높이도록 제어신호를 출력하며, 적외선 수신수단(C)의 수신 광량이 너무 세면 오염이 없는 상태이나 정밀한 측정이 어려워지므로 적외선 송신수단(A)의 광량을 낮추도록 제어신호를 출력하는 것이다. 즉, 적외선 송신 광량을 적절한 상태로 유지할 필요가 있다. 그래야만 적외선 수신수단을 통해 측정되는 적외선량이 정확해져서 먼지 발생량을 보다 정밀하게 예측할 수 있다. 따라서, 본 발명의 먼지 측정 제어부에 의해서 측정되는 먼지량 데이터는 신뢰도가 높은 먼지 측정 결과를 출력할 수 있게 된다.
한편, 본 발명은 경보신호 출력수단으로서 악취 약액 도포장치(1100)를 구비하는바, 미세먼지가 기준이상이면 악취 약액 도포장치(1100)로부터 악취를 출력하여 작업자로 하여금 장치로부터 멀어지도록 강제한다.
즉, 상기 먼지 측정수단(1000a)에 전기적으로 연결되며 먼지 측정수단의 제어신호에 따라 외부로 악취를 도포하는 악취 약액 도포장치를 더 포함하여 이루어지며, 미세먼지가 기준이상이면 작업자를 보호하기 위해서 악취를 출력하는 것이다.
악취 약액 도포장치(1100)는 하우징(1110)과, 배터리(1120)와, 회전모터(1130)와, 상하 구동 실린더(1140)와, 승하강 지지용 탄발 스프링(1150)과, 악취 약물 도포기(1160)와, 약액 저장수단(1170)과, 도포기 임시고정수단(1180)으로 이루어진다.
상기 하우징(1110)은 내부에 공간부를 갖으며, 각종 장치를 내장하여 이루어진다. 즉, 하우징은 일측이 오픈된 두개의 케이스를 각각 상호 접합하여 구성하며, 상기 케이스가 접합되는 과정에서 발생하는 공간부에 각종 장치가 설치되는 것이다. 이러한 하우징은 일반적으로 내부에 공간부를 갖는 수단들과 비슷한 구조이다.
상기 배터리(1120)는 하우징(1110)의 내부에 설치되며 외부에서 전력을 공급받아 전기를 충전후 장치에 전기를 제공하는 역할을 한다. 즉, 배터리는 하우징의 상부에 설치되며 외부 전력공급장치와 전기적으로 연결되어 전기를 공급받고, 공급받은 전력을 임시저장하여 전력이 필요로하는 각종 장치에 전기를 공급한다.
상기 회전모터(1130)는 배터리에 전기적으로 연결되어 배터리로부터 전력을 공급받아 이를 기계적인 회전운동으로 변환시켜 모터축을 자유 회전시킨다. 이때, 상기 모터축(1131)은 저면이 수직방향으로 파형 형태로 이루어져 굴곡진 파형 형태가 연속적으로 회전하는 형태이다. 즉, 상기 회전모터는 배터리로부터 전력을 공급받아 회전하며, 모터축의 저면이 굴곡진 파형 형태로 이루어져 회전하는 형태이다.
상기 상하 구동 실린더(1140)는 상기 회전모터에 기계적으로 연결하되 회전모터의 회전을 왕복 수직운동으로 전환하여 상하로 승하강하면서 유동된다. 이때, 상하 구동 실린더(1140)의 회전축(1141)은 상부면이 수직방향으로 파형형태로 이루어져 회전모터의 모터축의 파형과 상호 결합 및 분리를 반복하면서 승하강 동작을 한다. 즉, 상하 구동 실린더는 회전모터의 회전에 따라 승하강 동작이 이루어지도록 회전모터의 모터축과 동일하게 회전축이 굴곡진 파형 형태로 이루어지며, 이에 따라 회전모터가 회전하면 상하 구동 실린더는 승하강 동작을 하게 된다.
상기 승하강 지지용 탄발 스프링(1150)은 상하 구동 실린더(1140)의 외주연에 설치하되 일측이 하우징(1110) 내측의 걸림턱에 고정되고 타측이 상하 구동 실린더(1140)의 걸림턱에 고정되어 상하 구동 실린더(1140)를 탄발지지하여 상하 구동 실린더(1140)가 승하강 작동을 유지할 수 있도록 한다. 즉, 승하강 지지용 탄발 스프링(1150)은 상하 구동 실린더(1140)를 상부방향으로 계속 밀어올리는 탄발작용을 하기 때문에 회전모터(130)가 회전시에 회전모터의 모터축(1131)의 파형과 상하 구동 실린더(1140)의 회전축(1141)의 파형이 엇걸리면서 상하 구동 실린더가 하강하고, 엇걸림이 끝난후 승하강 지지용 탄발 스프링(1150)에 의해서 상하 구동 실린더(1140)가 상승하면서 회전축(1141)의 파형과 회전모터(1130)의 모터축(1131)의 파형이 밀착된다. 따라서, 상하 구동 실린더(1140)는 회전모터(1130)에 근접하고 이격되는 것이 반복되어 회전모터(1130)를 중심으로 상하 구동 실린더(1140)가 연속적으로 상하 운동이 이루어지게 된다.
상기 악취 약물 도포기(1160)는 몸체 실린더 형상이고 저면에 악취 약물 통과용 홀(1161)이 다수개 설치되어 이루어지고, 상기 상하 구동 실린더(1140)의 내측에 삽입 결합되며, 악취 약물을 공급하는 역할을 한다. 즉, 악취 약물 도포기(1160)는 내부에 저장되는 악취 약물을 악취 약물 통과용 홀(1161)을 통해 외부로 배출되도록하며, 이때 악취 약물 도포기(1160)는 상하 구동 실린더의 내부에 설치되기 때문에 상하 구동 실린더(1140)의 상하 작동시에 악취 약물 도포기(1160)가 타격되어 관성의 법칙에 따라 외부로 약물을 출력하게 된다.
상기 악취 약액 저장수단(1170)은 내부에 악취 약물을 수납한 상태이며, 악취 약물 도포기(1160)에 삽입설치되어 악취 약물 도포기(1160)의 악취 약물 통과용 홀(1161)을 통해 출력된다. 즉, 상기 악취 약액 저장수단(1170)은 약물을 저정한 상태이며, 하부가 오픈된 형태로 악취 약물 도포기(1160)에 결합되며, 상하 구동 실린더(1140)가 구동시에 악취 약액 저장수단의 악취 약물이 외부로 출력되게 된다. 실제로 악취 약물 통과용 홀(1161)은 미세하게 형성되어 있기 때문에 상하 구동 실린더(1140)가 작동하지 않을 때에는 쉽게 외부로 배출되지 않는다.
상기 악취 약물 도포기 임시 고정수단(1180)은 일측은 악취 약물 도포기(1160)에 결합되고 타측은 하우징(1110)의 일단에 결합되며, 하우징(1110)을 기준으로 상하 구동 실린더(1140) 및 악취 약물 도포기(1160)를 동시에 임시 고정하여 상하 구동 실린더(1140) 및 악취 약물 도포기(1160)가 승하강으로 유동하면서도 악취 약물 도포기(1160)가 중력작용에 의해서 아래로 추락하는 것을 막으며, 악취 약물 도포기(1160)를 교체할 경우 버튼을 눌러서 하우징을 기준으로 악취 약물 도포기의 고정을 해제시켜 악취 약물 도포기가 상하구동 실린더로부터 이탈되어 하부로 탈거되도록 한다. 즉, 악취 약물 도포기 임시 고정수단은 상하 구동 실린더 및 악취 약물 도포기를 임시로 고정하여 동작시에 악취 약물 도포기가 탈거되는 것을 방지하고, 악취 약물 도포기 내부에 존재하는 약물을 모두 사용한 다음에는 버튼을 눌러 악취 약물 도포기를 해제후 악취 약액 저장수단을 재수납시키도록 유도한다.
상기 임시고정수단(1180)은 걸림용 후크(1181)와, 연결편(1182)과, 회전 지지용 힌지(1183)와, 지지용 스프링(1184)과, 슬라이딩 유동편(1185)과, 푸시버튼(1186)으로 이루어진다.
상기 걸림용 후크(1181)는 끝단이 날카로운 쐐기 형태로 이루어지며 상하구동 실린더(1140)의 결합홀(1140a) 및 약물 도포기(1160)의 결합홀(1160a)을 통해 강제 끼움 결합되어 악취 약물 도포기(1160)가 상하구동 실린더(1140)의 내주연에 결합된 상태를 유지시킨다.
상기 연결편(1182)은 걸림용 후크(1181)에 사선 방향으로 일체로 연결되며 회전운동에 의해서 걸림용 후크(1181)가 시계방향 또는 반시계 방향으로 움직이도록 유도한다.
상기 회전 지지용 힌지(1183)는 연결편(1182)과 걸림용 후크(1181) 사이에 설치되며 연결편이 회전되는 중심축 역할을 한다.
상기 지지용 스프링(1184)은 연결편(1182)과 상하구동 실린더(1140) 사이에 설치되어 연결편을 외측으로 밀어서 걸림용 후크(1181)가 시계 반대방향으로 유동되어 약물 도포기가 상하구동 실린더에 결합된 상태를 유지시키는 기능을 하며, 외부의 힘에 의해서 연결편이 눌러져서 상하구동 실린더 방향으로 압착되면 걸림용 후크(1181)가 상하구동 실린더(1140) 및 악취 약물 도포기(1160)로부터 분리되면서 악취 약물 도포기(1160)가 상하구동 실린더(1140)로부터 탈거되도록 유도한다.
상기 슬라이딩 유동편(1185)은 연결편(1182)의 끝단부에 설치되며 상하구동 실린더(1140)의 상하 유동에 따라 걸림용 후크(1181) 및 연결편(1182)이 상하로 움직일때 동시에 움직인다.
상기 푸시버튼(1186)은 상기 슬라이딩 유동편(1185)과 슬라이딩 결합되어 슬라이딩 유동편(1185)의 상하 움직임을 지지하며, 악취 약물 도포기(1160)를 교체시에 상하구동 실린더(1140) 방향으로 푸시하여 연결편(1182)을 누름으로서 연결편(1182)이 회전지지용 힌지핀(1183)을 중심으로 회전하게 되어 걸림용 후크(1181)가 상하구동 실린더(1140) 및 악취 약물 도포기(1160)로부터 분리되면서 악취 약물 도포기(1160)가 상하구동 실린더(1140)로부터 탈거되도록 유도하는 기능을 한다.
110: 외벽 111: 상부 유리판
112: 하부 유리판 113: 실링부
115: 게터용 필러 120: 태양전지
121: 단위셀 121-10: 제 1 기판
121-11: 제 1 투명 전극 121-12: 반도체 산화물층
121-20: 제 2 기판 121-21: 제 2 투명 전극
121-22: 백금층 121-30: 전해질
121-40: 금속 그리드 121-41: 밀봉부재
121-50: 제 1 전극 패턴 121-60: 제 2 전극 패턴
130: 축전 시스템 140: LED 조명제어 시스템
150: LED 조명장치 162: 수로
164: 펌프 Ⅰ,Ⅱ,Ⅲ: 연결패턴

Claims (4)

  1. 복층 유리 패널로 이루어지고, 일면에 염료감응형 태양전지가 장착된 외벽과;
    상기 염료감응형 태양전지로부터 발생한 전기에너지를 축전하는 축전 시스템과;
    상기 축전 시스템으로부터 송출되는 전기에너지를 전기장치에 공급하는 전력제어 시스템과;
    태양에너지 온실의 내부 일단에 설치되어 먼지를 측정하고, 기준이상이면 경보신호를 출력하는 먼지 측정수단과;
    상기 먼지 측정수단에 전기적으로 연결되며 먼지 측정수단의 제어신호에 따라 외부로 악취를 출력하는 악취도포장치를 포함하고;

    상기 악취도포장치(1100)는,
    하우징(1110)과;
    상기 하우징(1110)의 내부에 설치되며 외부에서 전력을 공급받아 전기를 충전후 장치에 전기를 제공하는 배터리(1120)와;
    상기 배터리에 전기적으로 연결되어 배터리로부터 전력을 공급받아 이를 기계적인 회전운동으로 변환시키는 회전모터(1130)와;
    상기 회전모터의 중심축상에 설치되어 회전모터의 회전에 상응하여 회전하되, 저면이 파형 형태로 이루어져 굴곡진 파형 형태가 연속적으로 회전하는 모터축(1131)과;
    상기 회전모터의 하단에 위치되며 회전모터의 회전을 왕복 수직운동으로 전환하여 상하로 승하강하면서 유동되는 상하구동 실린더(1140)와;
    상기 상하구동 실린더(1140)의 상부에 위치하되 중심축상에 위치되고, 회전모터(1130)의 모터축(1131)에 접면되면서 기계적으로 접촉되며, 회전모터(1130)의 모터축(1131)과 결합 및 분리를 반복하면서 승하강 동작을 하는 회전축(1141)과;
    상기 상하 구동 실린더(1140)의 외주연에 설치하되 일측이 하우징 내측의 걸림턱에 고정되고 타측이 상하 구동 실린더의 걸림턱에 고정되어 상하 구동 실린더를 탄발지지하여 상하 구동 실린더가 승하강 작동을 유지할 수 있도록 하는 승하강 지지용 탄발 스프링(1150)과;
    상기 상하 구동 실린더(1140)의 내측에 삽입 결합되고, 전체적으로 실린더 형상이고 저면에 약물 통과용 홀(1161)이 다수개 설치되어 이루어지며, 상하 구동 실린더의 움직임에 따라 상하로 유동하면서 약물을 공급하는 악취 약물 도포기(1160)와;
    일측은 악취 약물 도포기(1160)에 결합되고 타측은 하우징(1110)의 일단에 결합되며, 하우징을 기준으로 상하 구동 실린더 및 악취 약물 도포기(1160)를 동시에 임시 고정시켜 악취 약물 도포기(1160)가 중력작용에 의해서 아래로 추락하는 것을 막는 악취 약물 도포기 임시 고정수단(1180)을 포함하여 구성되어 이루어지는 것을 특징으로 하는 태양 전지 모듈을 구비한 유리 온실.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 악취 약물 도포기 임시 고정수단(1180)은,
    끝단이 날카로운 쐐기 형태로 이루어지며 상하구동 실린더의 결합홀 및 약물 도포기의 결합홀을 통해 강제 끼움 결합되어 악취 약물 도포기가 상하구동 실린더의 내주연에 결합된 상태를 유지시키는 걸림용 후크(1181)와;
    상기 걸림용 후크(1181)에 사선 방향으로 일체로 연결되며 회전운동에 의해서 걸림용 후크(1181)가 시계방향 또는 반시계 방향으로 움직이도록 유도하는 연결편(1182)과;
    상기 연결편(1182)과 걸림용 후크(1181) 사이에 설치되며 연결편이 회전되는 것을 지지하는 회전 지지용 힌지(1183)와;
    상기 연결편(1182)과 상하구동 실린더(1140) 사이에 설치되어 연결편을 외측으로 밀어서 걸림용 후크(1181)가 시계 반대방향으로 유동되어 약물 도포기가 상하구동 실린더에 결합된 상태를 유지시키는 기능을 하며, 외부의 힘에 의해서 연결편이 눌러져서 상하구동 실린더 방향으로 압착되면 걸림용 후크(1181)가 상하구동 실린더(1140) 및 약물 도포기(1160)로부터 분리되면서 약물 도포기(1160)가 상하구동 실린더(1140)로부터 탈거되도록 유도하는 지지용 스프링(1184)과;
    상기 연결편(1182)의 끝단부에 설치되며 상하구동 실린더(1140)의 상하 유동에 따라 걸림용 후크(1181) 및 연결편(1182)이 상하로 움직일때 동시에 움직이는 슬라이딩 유동편(1185)와;
    상기 슬라이딩 유동편(1185)과 슬라이딩 결합되어 슬라이딩 유동편(1185)의 상하 움직임을 지지하며, 악취 약물 도포기(1160)를 교체시에 상하구동 실린더(1140) 방향으로 푸시하여 연결편(1182)을 누름으로서 연결편(1182)이 회전지지용 힌지핀(1183)을 중심으로 회전하게 되어 걸림용 후크(1181)가 상하구동 실린더(1140) 및 약물 도포기(1160)로부터 분리되면서 악취 약물 도포기(1160)가 상하구동 실린더(1140)로부터 탈거되도록 유도하는 푸시버튼(1186)을 포함하여 구성함을 특징으로 하는 태양 전지 모듈을 구비한 유리 온실.
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JPH07333122A (ja) * 1994-06-11 1995-12-22 Toyo Roshi Kaisha Ltd ダスト濃度測定用簡易乾燥装置
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