KR102293315B1 - 태양광 발전 장치 및 이의 구동 방법 - Google Patents

태양광 발전 장치 및 이의 구동 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 음영이 발생된 셀을 용이하게 파악할 수 있으며, 전력을 정성적으로 정확하게 분석할 수 있는 태양광 발전 장치 및 이의 구동 방법에 관한 것으로, 복수의 셀들을 포함하는 태양광 패널; 각 셀에 배치된 음영 감지 센서; 및 상기 음영 감지 센서들로부터의 감지 결과들을 근거로 음영이 발생된 셀을 선택하고, 그 선택된 셀의 색을 미리 설정된 색으로 변화시키는 제어부를 포함한다.

Description

태양광 발전 장치 및 이의 구동 방법{Photovoltaic Device and method for driving the same}
본 발명은 태양광 발전 장치에 관한 것으로, 특히 음영이 발생된 셀을 용이하게 파악할 수 있으며, 전력을 정성적으로 정확하게 분석할 수 있는 태양광 발전 장치 및 이의 구동 방법에 대한 것이다.
태양광 발전은 햇빛을 직류 전기로 바꾸어 전력을 생산하는 발전 방법으로, 태양광 발전은 여러 개의 태양전지들이 붙어 있는 태양광 발전용 패널을 이용하여 전력을 생성한다. 태양광 발전의 특징은 반영구적으로 활용할 수 있고, 태양전지를 사용해서 유지 보수가 간편하며 무공해·무진장의 태양에너지원이라는 점 등의 장점으로 인해 미래의 대체에너지원으로 각광받고 있다. 종래의 태양광 발전 장치는 한국 공개특허공보 제10-2019-0092079호에 개시되어 있다.
그러나, 태양 발전 장치의 태양광 패널이 주변의 나무 등에 의해 가려져 그 태양광 패널의 일부 셀에 음영이 발생될 경우, 그 일부 셀이 발전을 하지 못해 태양광 패널의 전력이 정확하게 측정될 수 없는 문제점이 있었다. 또한, 그 태양광 패널의 어느 셀에 음영이 발생하였는지 정확하게 검출하는데 어려움이 있었다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 음영이 발생된 셀을 용이하게 파악할 수 있으며, 전력을 정성적으로 정확하게 분석할 수 있는 태양광 발전 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 태양광 발전 장치는, 복수의 셀들을 포함하는 태양광 패널; 각 셀에 배치된 음영 감지 센서; 및 상기 음영 감지 센서들로부터의 감지 결과들을 근거로 음영이 발생된 셀을 선택하고, 그 선택된 셀의 색을 미리 설정된 색으로 변화시키는 제어부를 포함한다.
상기 제어부는 상기 선택된 셀과 인버터 간의 연결을 차단한다.
상기 음영 감지 센서는 해당 셀에 수광되는 광량이 미리 설정된 기준 광량보다 작을 때, 상기 제어부로 음영 감지 신호를 공급한다.
상기 음영 감지 센서는 포토 센서를 포함한다.
상기 미리 설정된 색은 검은색이다.
상기 셀들은 조광 물질을 포함한다.
상기 조광 물질은 광활성 이온 입자를 포함한다.
상기 셀은, 근적외선 분배 브래그 반사층; 상기 근적외선 분배 브래그 반사층 상의 양극; 상기 양극 상의 억셉터층; 상기 억셉터층 상의 도너층; 상기 도너층 상의 음극; 및 상기 음극 상의 기판을 포함하며, 상기 제어부는 상기 선택된 셀의 기판의 색을 상기 미리 설정된 색으로 변화시킨다.
상기 셀은, 상기 근적외선 분배 브래그 반사층의 하부면 상에 배치된 하부 광대역 반사방지층; 및 상기 기판 상의 상부 광대역 반사방지층 중 적어도 하나를 더 포함한다.
상기 하부 광대역 반사방지층, 상기 근적외선 분배 브래그 반사층, 상기 양극, 상기 억셉터층, 상기 도너층, 상기 음극 및 상기 상부 광대역 반사방지층은 투명하다.
상기 기판은 조광 물질을 포함한다.
상기 셀은 상기 근적외선 분배 브래그 반사층의 하부 면 상에 배치된 반사층을 더 포함하며; 상기 기판은, 서로 마주보는 제 1 기판 및 제 2 기판; 상기 제 1 기판 상에 배치되어, 상기 제어부로부터 투과 전압 또는 차단 전압을 공급받는 셀 전극; 상기 제 2 기판 상의 공통 전극; 및 상기 제 1 기판과 제 2 기판 사이의 액정층을 포함한다.
상기 셀은, 서로 마주보는 하부 기판 및 상부 기판; 상기 하부 기판 상의 양극; 상기 상부 기판 상의 음극; 상기 하부 기판의 가장자리와 상기 상부 기판의 가장자리 사이의 실링부; 및 상기 하부 기판, 상부 기판 및 실링부에 의해 정의된 영역에 배치된 전해질, 나노 입자 및 염료를 포함하며, 상기 제어부는 상기 선택된 셀의 하부 기판 및 상부 기판 중 적어도 어느 하나의 색을 상기 미리 설정된 색으로 변화시킨다.
상기 양극, 상기 음극, 상기 실링부, 상기 전해질, 상기 나노 입자 및 상기 염료는 투명하다.
상기 하부 기판 및 상부 기판 중 적어도 하나는 조광 물질을 포함한다.
상기 셀은 상기 하부 기판의 하부면 상에 배치된 반사층을 더 포함하며; 상기 상부 기판 및 하부 기판은, 서로 마주보는 제 1 기판 및 제 2 기판; 상기 제 1 기판 상에 배치되어, 상기 제어부로부터 투과 전압 또는 차단 전압을 공급받는 셀 전극; 상기 제 2 기판 상의 공통 전극; 및 상기 제 1 기판과 제 2 기판 사이의 액정층을 포함한다.
또한, 상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 태양광 발전 장치의 구동 방법은, 음영 감지 센서가 구비된 복수의 셀들을 포함하는 태양광 패널을 준비하는 단계; 상기 음영 감지 센서들로부터의 감지 결과들을 근거로 음영이 발생된 셀을 선택하는 단계; 및 그 선택된 셀의 색을 미리 설정된 색으로 변화시키는 단계를 포함한다.
상기 선택된 셀과 인버터 간의 연결을 차단하는 단계를 더 포함한다.
상기 음영 감지 센서는 해당 셀에 수광되는 광량이 미리 설정된 기준 광량보다 작을 때, 상기 제어부로 음영 감지 신호를 공급한다.
상기 미리 설정된 색은 검은색이다.
본 발명에 따른 태양광 발전 장치 및 이의 구동 방법에 따르면, 음영이 발생된 셀을 용이하게 파악할 수 있으며, 전력을 정성적으로 정확하게 분석할 수 있다.
도 1는 본 발명의 한 실시예에 따른 투명 모드의 태양광 발전 장치에 대한 사시도이다.
도 2는 도 1의 측면도이다.
도 3은 도 1의 태양광 패널에 대한 평면도이다.
도 4는 특정 셀들에 음영이 발생되었을 때 제어부의 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 본 발명의 한 실시예에 따른 셀의 단면도이다.
도 6은 도 5의 셀에 음영이 발생되지 않았을 때 셀의 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도 7은 도 5의 셀에 음영이 발생하였을 때 셀의 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도 8은 도 5의 기판에 대한 다른 실시예의 단면도이다.
도 9는 본 발명의 다른 실시예에 따른 셀의 단면도이다.
도 10은 도 9의 셀에 음영이 발생되지 않았을 때 셀의 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도 11은 도 9의 셀에 음영이 발생하였을 때 셀의 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도 12은 본 발명의 다른 실시예에 따른 셀의 단면도이다.
도 13은 도 12의 셀에 음영이 발생되지 않았을 때 셀의 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도 14는 도 12의 셀에 음영이 발생하였을 때 셀의 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도 15는 본 발명의 다른 실시예에 따른 셀의 단면도이다.
도 16은 도 15의 셀에 음영이 발생되지 않았을 때 셀의 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도 17은 도 15의 셀에 음영이 발생하였을 때 셀의 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도 18은 본 발명의 한 실시예에 따른 태양광 발전 장치의 구동 방법을 설명하기 위한 순서도이다.
도 19는 음영 감지 센서를 포함하는 셀의 구동 방법을 설명하기 위한 순서도이다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 따라서, 몇몇 실시예에서, 잘 알려진 공정 단계들, 잘 알려진 소자 구조 및 잘 알려진 기술들은 본 발명이 모호하게 해석되는 것을 피하기 위하여 구체적으로 설명되지 않는다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.
도면에서 여러 층 및 영역을 명확하게 표현하기 위하여 두께를 확대하여 나타내었다. 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 동일한 도면 부호를 붙였다. 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "위에" 있다고 할 때, 이는 다른 부분 "바로 위에" 있는 경우뿐 아니라 그 중간에 또 다른 부분이 있는 경우도 포함한다. 반대로 어떤 부분이 다른 부분 "바로 위에" 있다고 할 때에는 중간에 다른 부분이 없는 것을 뜻한다. 또한, 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "아래에" 있다고 할 때, 이는 다른 부분 "바로 아래에" 있는 경우뿐 아니라 그 중간에 또 다른 부분이 있는 경우도 포함한다. 반대로 어떤 부분이 다른 부분 "바로 아래에" 있다고 할 때에는 중간에 다른 부분이 없는 것을 뜻한다.
공간적으로 상대적인 용어인 "아래(below)", "아래(beneath)", "하부(lower)", "위(above)", "상부(upper)" 등은 도면에 도시되어 있는 바와 같이 하나의 소자 또는 구성 요소들과 다른 소자 또는 구성 요소들과의 상관관계를 용이하게 기술하기 위해 사용될 수 있다. 공간적으로 상대적인 용어는 도면에 도시되어 있는 방향에 더하여 사용시 또는 동작시 소자의 서로 다른 방향을 포함하는 용어로 이해되어야 한다. 예를 들면, 도면에 도시되어 있는 소자를 뒤집을 경우, 다른 소자의 "아래(below)"또는 "아래(beneath)"로 기술된 소자는 다른 소자의 "위(above)"에 놓여질 수 있다. 따라서, 예시적인 용어인 "아래"는 아래와 위의 방향을 모두 포함할 수 있다. 소자는 다른 방향으로도 배향될 수 있고, 이에 따라 공간적으로 상대적인 용어들은 배향에 따라 해석될 수 있다.
본 명세서에서 어떤 부분이 다른 부분과 연결되어 있다고 할 때, 이는 직접적으로 연결되어있는 경우뿐 아니라, 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고 전기적으로 연결되어 있는 경우도 포함한다. 또한, 어떤 부분이 어떤 구성 요소를 포함한다고 할 때, 이는 특별히 그에 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
본 명세서에서 제 1, 제 2, 제 3 등의 용어는 다양한 구성 요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 이러한 구성 요소들은 상기 용어들에 의해 한정되는 것은 아니다. 상기 용어들은 하나의 구성 요소를 다른 구성 요소들로부터 구별하는 목적으로 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위로부터 벗어나지 않고, 제 1 구성 요소가 제 2 또는 제 3 구성 요소 등으로 명명될 수 있으며, 유사하게 제 2 또는 제 3 구성 요소도 교호적으로 명명될 수 있다.
다른 정의가 없다면, 본 명세서에서 사용되는 모든 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 공통적으로 이해될 수 있는 의미로 사용될 수 있을 것이다. 또 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 명백하게 특별히 정의되어 있지 않은 한 이상적으로 또는 과도하게 해석되지 않는다.
이하, 도 1 내지 도 19를 참조로 본 발명에 따른 태양광 발전 장치 및 이의 구동 방법을 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 1는 본 발명의 한 실시예에 따른 투명 모드의 태양광 발전 장치(100)에 대한 사시도이고, 도 2는 도 1의 측면도이고, 도 3은 도 1의 태양광 패널에 대한 평면도이고, 그리고 도 4는 특정 셀(CL)들에 음영이 발생되었을 때 제어부(444)의 동작을 설명하기 위한 도면이다.
본 발명의 한 실시예에 따른 태양광 발전 장치(100)는, 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 태양광 패널(30), 지지 프레임(20), 연결부(80) 및 제어부(444)를 포함한다.
태양광 패널(30)은 지지 프레임(20)의 상부에 배치된다. 태양광 패널(30)은 태양광을 공급받아 발전을 수행한다.
지지 프레임(20)은 바(bar) 형상을 가질 수 있다. 지지 프레임(20)의 상측 단부는 태양광 패널(30)에 연결되며, 그 지지 프레임(20)의 하측 단부는 지면에 삽입된다. 도 2에는 2개의 지지 프레임(20)들이 배치된 예가 도시되어 있다.
연결부(80)는 2개의 지지 프레임(20)들 사이에 배치된다. 이 연결부(80)는 각 지지 프레임(20)의 상측 단부에 연결된다. 예를 들어, 연결부(80)의 일측 단부는 어느 하나의 지지 프레임(20)의 상측 단부에 연결되며, 그 연결부(80)의 타측 단부는 다른 하나의 지지 프레임(20)의 상측 단부에 연결된다.
태양광 패널(30)은 연결부(80)에 회전 가능하게 결합된다. 예를 들어, 태양광 패널(30)의 하부면에 고정부(40)가 배치될 수 있는 바, 태양광 패널(30)은 그 고정부(40)를 통해 연결부(80)에 회전 가능하게 결합될 수 있다. 구체적인 예로서, 고정부(40)는 중심에 홀을 갖는 원기둥 형상을 가질 수 있는 바, 연결부(80)는 그 고정부(40)의 홀에 삽입될 수 있다. 이 고정부(40)는 그 연결부(80)를 중심 축으로 하여 회전할 수 있다. 따라서, 그 고정부(40)에 결합된 태양광 패널(30) 역시 그 연결부(80)를 중심 축으로 하여 회전할 수 있다.
도 3에 도시된 바와 같이, 태양광 패널은 복수의 셀(CL)들을 포함한다. 각 셀(CL)은 태양 전지 셀(CL)로서, 각 셀(CL)은 태양광을 공급받아 전력을 생성한다.
각 셀(CL)은 음영 감지 센서(SS)를 포함한다. 음영 감지 센서(SS)는 해당 셀(CL)에 수광되는 광량이 미리 설정된 기준 광량보다 작을 때, 제어부(444)로 음영 감지 신호를 전송한다. 이 음영 감지 신호는, 해당 셀(CL)에 음영이 발생되어 그 해당 셀(CL)에 수광되는 광이 기준 광량보다 작음을 나타내는 신호이다. 예를 들어, 태양광 발전 장치의 주변에 위치한 나무 등에 의해 발생된 그림자가 특정 셀 (또는 셀들)을 가리게 되면 그 특정 셀(또는 셀들)에 음영이 발생된다. 이와 같은 경우, 그 특정 셀(또는 셀들)의 음영 감지 센서(SS)에 수광되는 광량이 기준 광량보다 더 작게 되어 그 음영 감지 센서(SS)는 음영 감지 신호를 출력한다. 음영 감지 센서(SS)는 포토 센서를 포함할 수 있다. 또는 음영 감지 센서(SS) 자체가 포토 센서일 수 있다.
제어부(444)는 음영 감지 센서(SS)들로부터의 감지 결과들을 근거로 음영이 발생된 셀(CL)을 선택하고, 그 선택된 셀(CL)의 색을 미리 설정된 색으로 변화시킨다. 예를 들어, 도 4에 도시된 바와 같이, 복수의 셀(CL)들 중 2개의 특정 셀들(CL1, CL2)에 음영이 발생되었을 때, 그 셀들(CL1, CL2)의 각 음영 감지 센서(SS)는 음영 감지 신호를 출력한다. 이 셀들(CL1, CL2)로부터 출력된 음영 감지 신호들은 제어부(444)로 입력된다. 제어부(444)는 그 입력된 음영 감지 신호들을 근거로 그 셀들(CL1, CL2)의 위치를 특정하고, 그 셀들(CL1, CL2)의 각 색을 미리 설정된 색으로 변환시킨다. 예를 들어, 제어부(444)는 그 셀들(CL1, CL2)의 각 색을 각각 검은색으로 변환시킬 수 있다. 한편, 이 셀들(CL1, CL2)를 제외한 나머지 셀(CL)들은 광 감지 감지 신호를 출력한다. 이 광 감지 신호는, 해당 셀(CL)에 음영이 발생되지 않아 그 해당 셀(CL)에 수광되는 광이 기준 광량보다 크거나 같음을 나타내는 신호이다. 따라서, 제어부(444)는 나머지 셀(CL)들을 색을 원래의 색(예를 들어, 흰색)으로 유지시킨다. 이에 따라, 음영이 발생된 셀들이 용이하게 구분될 수 있다.
한편, 본 발명의 태양광 발전 장치(100)는 인버터를 더 포함할 수 있는 바, 이 인버터는 태양광 패널의 각 셀(CL)들로부터 생성된 직류 전력을 교류 전력으로 변환한다. 제어부(444)는 셀(CL)에 음영이 발생된 경우, 그 음영이 발생된 셀과 인버터 간의 전기적인 연결을 차단한다. 예를 들어, 인버터와 각 셀(CL)들은 인버터 접속 제어부(444)를 통해 연결될 수 있는 바, 제어부(444)는 그 인버터 접속 제어부(444)를 제어함으로써 음영이 발생된 셀과 인버터가 전기적으로 연결되지 않도록 할 수 있다. 이에 따라, 음영이 발생된 셀로부터 발생된 전력은 인버터로 공급되지 않는다. 이와 같이, 음영에 의해 정상적으로 발전을 수행하지 못하는 셀의 전력을 차단함으로써 정상적으로 동작하는 셀들로부터 획득된 전력이 정성적으로 정확하게 분석될 수 있다.
한편, 태양광 패널(30)은, 예를 들어, 광활성 이온 입자와 같은 조광 물질(또는 변색 물질)을 포함할 수 있다. 이 광활성 이온 입자는 제어부(444)로부터의 특정 전압(예를 들어, 음영 감지 전압)에 반응하여 특정 색(예를 들어, 검은색)으로 변환될 수 있다. 반면, 그 특정 전압이 차단되거나 또는 그 특정 전압과 다른 레벨의 전압(예를 들어, 광 감지 전압)이 광활성 이온 입자들에 인가될 경우 그 광활성 이온 입자의 색은 원래의 색(예를 들어, 흰색)으로 복원될 수 있다.
도 5는 본 발명의 한 실시예에 따른 셀(CL)의 단면도이고, 도 6은 도 5의 셀(CL)에 음영이 발생되지 않았을 때 셀(CL)의 동작을 설명하기 위한 도면이고, 그리고 도 7은 도 5의 셀(CL)에 음영이 발생하였을 때 셀(CL)의 동작을 설명하기 위한 도면이다.
본 발명의 한 실시예에 따른 태양광 패널(30)은, 도 5에 도시된 바와 같이, 하부 광대역 반사방지층(101; Broad-Band Anti Reflection layer), 근적외선 분배 브래그 반사층(102; near infrared distributed Bragg reflector), 양극(103), 억셉터층(104), 도너층(105), 음극(106), 기판(107) 및 상부 광대역 반사방지층(108; Broad-Band Anti Reflection layer)을 포함할 수 있다.
전술된 하부 광대역 반사방지층(101), 근적외선 분배 브래그 반사층(102)(near infrared distributed Bragg reflection layer), 양극(103), 억셉터층(104), 도너층(105), 음극(106) 및 상부 광대역 반사방지층(108)은 광을 투과할 수 있는 투명한 물질로 이루어진다. 다시 말하여, 본 발명의 한 실시예에 따른 태양광 패널(30)은 투명 하부 광대역 반사방지층(101), 투명 근적외선 분배 브래그 반사층(102), 투명 양극(103), 투명 억셉터층(104), 투명 도너층(105), 투명 음극(106) 및 투명 상부 광대역 반사방지층(108)을 포함할 수 있다. 본원에서 사용되는 투명이라는 용어는 45% 이상인 직선 투과 빔의 평균 가시광 투명도를 나타낼 수 있다.
태양광은 셀(CL)의 상부 광대역 반사방지층(108)을 향해 입사된다. 태양광은, 예를 들어, 상부 광대역 반사방지층(108), 기판(107), 음극(106), 도너층(105), 억셉터층(104), 양극(103), 근적외선 분배 브래그 반사층(102) 및 하부 광대역 반사방지층(101)을 차례로 통과할 수 있다.
하부 광대역 반사방지층(101)은 넓은 파장 영역대의 빛이 투과되는 비율을 증가시킨다. 구체적으로, 하나의 매질에서 다른 매질로 빛이 진행할 때, 하부 광대역 반사방치층은 빛이 투과되는 비율을 증가시킨다.
근적외선 분배 브래그 반사층(102)은 하부 광대역 반사방지층(101) 상에 배치된다. 근적외선 분배 브래그 반사층(102)은 투명 근적외선 거울로서 활용될 수 있다. 근적외선 분배 브래그 반사층(102)은 TiO2 및 SiO2를 포함할 수 있다. 이때, 근적외선 분배 브래그 반사층(102)은 TiO2을 포함하는 층과 및 SiO2을 포함하는 층이 교번적으로 적층된 복수의 층들을 포함할 수 있다. 여기서, 근적외선은 약 650 내지 850nm 범위의 파장을 갖는 빛으로 정의될 수 있다.
양극(103)은 근적외선 분배 브래그 반사층(102) 상에 배치된다. 양극(103)은 전도성 산화물, 예를 들어 ITO/MoO3를 포함할 수 있다. 또 다른 예로서, 양극(103)은 주석 산화물, 불화 주석 산화물, 나노튜브, 폴리(3,4-에틸렌디옥시티오펜)(PDOT) 또는 PEDOT:PSS(폴리(3,4-에틸렌디옥시티오펜)폴리(스티렌술포네이트)), 갈륨이 도핑된 아연 산화물, 알루미늄이 도핑된 아연 산화물 및 적절한 투명성 및 전도성을 가지는 다른 물질들을 포함할 수 있다.
억셉터층(104)은 양극(103) 상에 배치된다. 억셉터층(104)은 가시광 스펙트럼 바깥에서 하나 이상의 흡수 피크를 가질 수 있다. 예를 들어, 억셉터층(104)은 자외선 및 근적외선 스펙트럼에서 흡수 피크를 가질 수 있다. 억셉터층(104)은, 예를 들어, C60을 포함한다.
도너층(105)은 억셉터층(104) 상에 배치된다. 도너층(105)은 가시광 스펙트럼 바깥에서 하나 이상의 흡수 피크를 가질 수 있다. 예를 들어, 도너층(105)은 자외선 및 근적외선 스펙트럼에서 흡수 피크를 가질 수 있다. 도너층(105)은, 예를 들어, ClAlPc 또는 SnPc를 포함할 수 있다.
음극(106)은 도너층(105) 상에 배치된다. 음극(106)은 전도성 산화물, 예를 들어 ITO/MoO3를 포함할 수 있다. 또 다른 예로서, 음극(106)은 주석 산화물, 불화 주석 산화물, 나노튜브, 폴리(3,4-에틸렌디옥시티오펜)(PDOT) 또는 PEDOT:PSS(폴리(3,4-에틸렌디옥시티오펜)폴리(스티렌술포네이트)), 갈륨이 도핑된 아연 산화물, 알루미늄이 도핑된 아연 산화물 및 적절한 투명성 및 전도성을 가지는 다른 물질들을 포함할 수 있다.
기판(107)은 음극(106) 상에 배치된다. 기판(107)은 유리, 폴리머 또는 석영을 포함할 수 있다. 기판(107)은 전술된 광활성 이온 입자와 같은 조광 물질을 포함할 수 있다. 여기서, 기판(107)은 셀(CL)을 기준으로 구분될 수 있다. 예를 들어, 각 셀(CL)의 기판(107)은 물리적으로 분리될 수 있다.
상부 광대역 반사방지층(108)은 기판(107) 상에 배치된다. 상부 광대역 반사방지층(108)은 넓은 파장 영역대의 빛이 투과되는 비율을 증가시킨다. 구체적으로, 하나의 매질에서 다른 매질로 빛이 진행할 때, 상부 광대역 반사방치층은 빛이 투과되는 비율을 증가시킨다.
이와 같이 구성된 셀(CL)의 동작을, 도 6 및 도 7을 참조로, 구체적으로 설명하면 다음과 같다.
태양광이 태양광 패널(30)의 셀(CL)에 조사되면, 이 태양광의 자외선은 그 태양광 패널(30)에 포함된 셀(CL)의 기판(107)에 입사된다. 도 6에 도시된 바와 같이, 셀(CL)에 음영이 발생되지 않아 이 셀(CL)에 수광되는 광량이 기준 광량보다 크거나 같을 때, 그 셀(CL)의 음영 감지 센서(SS)는 광 감지 신호를 출력하여 제어부(444)로 공급한다. 그러면, 제어부(444)는 그 광 감지 신호에 따라 그 셀(CL)의 기판(107)을 투명하게 유지시킨다. 예를 들어, 제어부(444)는 그 셀(CL)의 기판(107)에 포함된 광활성 이온 입자에 광 감지 전압을 인가함으로써 그 광활성 이온 입자를 투명하게 만들 수 있다. 예를 들어, 광 감지 전압에 의해 광활성 이온 입자는 흰색으로 변화될 수 있다.
한편, 도 7에 도시된 바와 같이, 그림자 등에 의해 셀(CL)에 음영이 발생하여 이 셀(CL)에 수광되는 광량이 기준 광량보다 작을 때, 셀(CL)의 음영 감지 센서(SS)는 음영 감지 신호를 출력하여 제어부(444)로 공급한다. 그러면, 제어부(444)는 그 음영 감지 신호에 따라 그 셀(CL)의 기판(107)을 불투명하게 유지시킨다. 예를 들어, 제어부(444)는 그 셀(CL)의 기판(107)에 포함된 광활성 이온 입자에 음영 감지 전압을 인가함으로써 그 광활성 이온 입자를 불투명하게 만들 수 있다. 예를 들어, 음영 감지 전압에 의해 광활성 이온 입자는 검은색으로 변화될 수 있다.
이에 따라, 기준 광량보다 작은 광량을 공급받는 셀(CL)과 기준 광량보다 크거나 같은 광량을 공급받는 셀(CL)들이 기판의 색에 의해 명확하게 구분될 수 있다.
도 8은 도 5의 기판에 대한 다른 실시예의 단면도이다.
도 8에 도시된 바와 같이, 기판(107)은 제 1 기판(801), 제 2 기판(802), 셀 전극(806), 공통 전극(805), 액정층(804) 및 실링부(803)를 포함할 수 있다.
제 1 기판(801)은 제 2 기판(802)과 마주본다.
셀 전극(806)은 제 1 기판(801) 상에 배치된다. 예를 들어, 제 1 기판(801)과 제 2 기판(802)의 서로 마주보는 면들을 각각 해당 기판의 내측면으로 정의할 때, 셀 전극(806)은 제 1 기판(801)의 내측면 상에 배치된다.
공통 전극(805)은 제 2 기판(802) 상에 배치된다. 예를 들어, 공통 전극(805)은 제 2 기판(802)의 내측면 상에 배치된다.
액정층(804)은 제 1 기판(801), 제 2 기판(802) 및 실링부(803)에 의해 둘러싸여 정의된 영역에 배치된다. 액정층(804)의 광투과도는 셀 전극(806)과 공통 전극(805) 사이의 전압차에 따른 전계에 의해 조절된다. 공통 전극(805)에는 공통 전극(805)이 인가되는 바, 이 공통 전극(805)은 고정된 직류 전압이다.
제어부(444)는 투과 전압 또는 차단 전압을 출력하여 각 셀(CL)의 셀 전극(806)에 개별적으로 인가할 수 있다. 예를 들어, 제어부(444)가 특정 셀(CL)의 음영 감지 센서(SS)로부터 광 감지 신호를 공급받을 경우, 그 제어부(444)는 투과 전압을 출력하여 그 특정 셀(CL)의 셀 전극(806)으로 공급한다. 그러면, 그 셀 전극(806)의 투과 전압과 공통 전극(805)의 공통 전압 간의 차전압에 의해 발생된 전계에 따라 액정층(804)의 액정 분자(804a)들이 광을 투과하도록 배열된다. 반면, 제어부(444)가 특정 셀(CL)의 음영 감지 센서(SS)로부터 음영 감지 신호를 공급받을 경우, 그 제어부(444)는 차단 전압을 출력하여 그 특정 셀(CL)의 셀 전극(806)으로 공급한다. 그러면, 그 셀 전극(806)의 차단 전압과 공통 전극(805)의 공통 전압 간의 차전압에 의해 발생된 전계에 따라 액정층(804)의 액정 분자(804a)들이 광을 차단하도록 배열된다.
이에 따라, 기준 광량보다 작은 광량을 공급받는 셀(CL)과 기준 광량보다 크거나 같은 광량을 공급받는 셀(CL)들이 기판(107)의 색에 의해 명확하게 구분될 수 있다.
한편, 도 8에 도시된 바와 같이 기판(107)이 구성될 경우, 각 셀(CL) 간의 제 1 기판(801), 제 2 기판(802) 및 공통 전극(805)은 분리되지 않고 연결될 수 있다. 다만, 셀(CL)들의 셀 전극(806)들은 연결되지 않고 분리된다.
도 9는 본 발명의 다른 실시예에 따른 셀(CL)의 단면도이고, 도 10은 도 9의 셀(CL)에 음영이 발생되지 않았을 때 셀(CL)의 동작을 설명하기 위한 도면이며, 그리고 도 11은 도 9의 셀(CL)에 음영이 발생하였을 때 셀(CL)의 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도 9에 도시된 바와 같이, 셀(CL)은 반사층(999), 하부 광대역 반사방지층(101), 근적외선 분배 브래그 반사층(102), 양극(103), 억셉터층(104), 도너층(105), 음극(106), 기판(107) 및 상부 광대역 반사방지층(108)을 포함한다.
여기서, 도 9의 하부 광대역 반사방지층(101), 근적외선 분배 브래그 반사층(102), 양극(103), 억셉터층(104), 도너층(105), 음극(106) 및 상부 광대역 반사방지층(108)은 전술된 도 5의 하부 광대역 반사방지층(101), 근적외선 분배 브래그 반사층(102), 양극(103), 억셉터층(104), 도너층(105), 음극(106) 및 상부 광대역 반사방지층(108)과 각각 동일하므로, 도 9의 근적외선 분배 브래그 반사층(102), 양극(103), 억셉터층(104), 도너층(105), 음극(106) 및 상부 광대역 반사방지층(108)에 대한 설명은 도 5 및 관련 기재를 참조한다.
또한, 도 9의 기판(107)은 전술된 도 8과 동일한 구성을 가지므로, 도 9의 기판(107)은 도 8 및 관련 기재를 참조한다.
반사층(999)은 하부 광대역 반사방지층(101)의 하부면 상에 배치될 수 있다. 반사층(999)은 광을 반사하는 구성 요소로서, 이 반사층(999)은 특정 색을 가질 수 있다. 예를 들어, 반사층(999)은 흰색을 가질 수 있다. 다만, 이에 한정되지 않으며, 이 반사층(999)은 적색 또는 녹색 또는 청색 등과 같은 색을 가질 수 있다.
한편, 반사층(999)의 반사율을 향상시키기 위해, 도 9에서 하부 광대역 반사방지층(101) 및 상부 광대역 반사방지층(108)은 생략될 수 있다.
이와 같이 구성된 셀(CL)의 동작을, 도 10 및 도 11을 참조로, 구체적으로 설명하면 다음과 같다.
먼저, 태양광이 태양광 패널(30)의 셀(CL)에 조사되면, 이 태양광의 자외선은 그 태양광 패널(30)에 포함된 셀(CL)의 기판(107)에 입사된다. 도 10에 도시된 바와 같이, 셀(CL)에 음영이 발생되지 않아 이 셀(CL)에 수광되는 광량이 기준 광량보다 크거나 같을 때, 그 셀(CL)의 음영 감지 센서(SS)는 광 감지 신호를 출력하여 제어부(444)로 공급한다. 그러면, 제어부(444)는 그 광 감지 신호에 따라 그 셀(CL)의 기판(107)을 투명하게 유지시킨다. 예를 들어, 제어부(444)가 음영 감지 센서(SS)로부터 광 감지 신호를 공급받을 경우, 그 제어부(444)는 투과 전압을 출력하여 그 셀(CL)의 셀 전극(806)으로 공급한다. 그러면, 그 셀 전극(806)의 투과 전압과 공통 전극(805)의 공통 전압 간의 차전압에 의해 발생된 전계에 따라 액정층(804)의 액정 분자(804a)들이 광을 투과하도록 배열된다. 이에 따라, 태양광은 투명한 기판(107)을 투과하여 반사층(999)에 의해 반사된다. 이 반사광은 반사층(999)의 색을 가질 수 있다. 예를 들어, 이 반사층(999)이 흰색을 갖는다면 그 반사광은 흰색을 가질 수 있다. 한편, 이 반사층(999)이 적색을 갖는다면 그 반사광은 적색을 가질 수 있다. 이와 같이, 셀(CL)에 음영이 발생되지 않을 경우, 셀(CL)은 반사층(999)의 색과 동일한 색을 나타낼 수 있다.
반면, 그림자 등에 의해 셀(CL)에 음영이 발생하여 이 셀(CL)에 수광되는 광량이 기준 광량보다 작을 때, 셀(CL)의 음영 감지 센서(SS)는 음영 감지 신호를 출력하여 제어부(444)로 공급한다. 그러면, 제어부(444)는 그 음영 감지 신호에 따라 그 셀(CL)의 기판(107)을 불투명하게 유지시킨다. 예를 들어, 제어부(444)가 음영 감지 센서(SS)로부터 음영 감지 신호를 공급받을 경우, 그 제어부(444)는 차단 전압을 출력하여 그 셀(CL)의 셀 전극(806)으로 공급한다. 그러면, 그 셀 전극(806)의 차단 전압과 공통 전극(805)의 공통 전압 간의 차전압에 의해 발생된 전계에 따라 액정층(804)의 액정 분자(804a)들이 광을 차단하도록 배열된다. 이에 따라, 외부광(예를 들어, 태양광)은 불투명한 기판(107)에 의해 차단되어 반사층(999)에 도달하지 못한다. 이와 같이, 셀(CL)에 음영이 발생된 경우, 셀(CL)은 어두운색(예를 들어, 검은색)을 나타낼 수 있다.
이에 따라, 기준 광량보다 작은 광량을 공급받는 셀(CL)과 기준 광량보다 크거나 같은 광량을 공급받는 셀(CL)들이 기판(107)의 색에 의해 명확하게 구분될 수 있다.
도 12은 본 발명의 다른 실시예에 따른 셀(CL)의 단면도이고, 도 13은 도 12의 셀(CL)에 음영이 발생되지 않았을 때 셀(CL)의 동작을 설명하기 위한 도면이며, 그리고 도 14는 도 12의 셀(CL)에 음영이 발생하였을 때 셀(CL)의 동작을 설명하기 위한 도면이다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 셀(CL)은, 도 12에 도시된 바와 같이, 하부 기판(201), 양극(202), 전해질(206), 나노 입자(205), 염료(207), 음극(204), 상부 기판(208) 및 실링부(203)를 포함할 수 있다.
전술된 양극(202), 전해질(206), 나노 입자(205), 염료(207), 음극(204) 및 실링부(203)는 광을 투과할 수 있는 투명한 물질로 이루어진다. 다시 말하여, 본 발명 태양광 패널(30)은 투명 양극(103), 투명 전해질(206), 투명 나노 입자(205), 투명 염료(207), 투명 음극(106) 및 투명 실링부(203)를 포함할 수 있다. 본원에서 사용되는 투명이라는 용어는 45% 이상인 직선 투과 빔의 평균 가시광 투명도를 나타낼 수 있다.
태양광은 셀(CL)의 상부 기판(208)을 향해 입사된다. 태양광은, 예를 들어, 상부 기판(208), 음극(204), 내부 물질, 양극(202) 및 하부 기판(201)을 차례로 통과할 수 있다. 여기서, 내부 물질은 전해질(206), 나노 입자(205) 및 염료(207)를 포함할 수 있다.
양극(202)은 하부 기판(201) 상에 배치된다. 예를 들어, 하부 기판(201)과 상부 기판(208)의 서로 마주보는 면들을 해당 기판의 내측면으로 정의할 때, 양극(202)은 하부 기판(201)의 내측면 상에 배치된다.
음극(204)은 상부 기판(208) 상에 배치된다. 예를 들어, 음극(204)은 상부 기판(208)의 내측면에 배치된다.
실링부(203)는 하부 기판(201)의 가장자리와 상부 기판(208)의 가장자리 사이에 배치된다. 실링부(203)에 의해 하부 기판(201)과 상부 기판(208)이 합착될 수 있다.
전해질(206), 나노 입자(205) 및 염료(207)는 하부 기판(201), 상부 기판(208) 및 실링부(203)에 의해 둘러싸여 정의된 내부 영역에 배치된다.
나노 입자는 TiO2를 포함할 수 있다. 또한, 나노 입자는 다공성의 TiO2를 포함할 수 있다.
염료(207)는 다양한 유기물질 또는 금속 화합물을 포함할 수 있다. 염료(207)는 태양광과 반응하여 전자를 배출하며, 이 전자는 나노 입자를 따라 하부 음극(204)에서 양극(202)으로 흐르게 된다. 이에 따라 전기가 발생될 수 있다.
상부 기판(208) 및 하부 기판(201) 중 적어도 하나는 전술된 광활성 이온과 같은 조성 물질을 포함할 수 있다.
이와 같이 구성된 셀(CL)의 동작을, 도 13 및 도 14를 참조로, 구체적으로 설명하면 다음과 같다.
먼저, 태양광이 태양광 패널(30)의 셀(CL)에 조사되면, 이 태양광의 자외선은 그 태양광 패널(30)에 포함된 셀(CL)의 상부 기판(208)에 입사된다. 도 13에 도시된 바와 같이, 셀(CL)에 음영이 발생되지 않아 이 셀(CL)에 수광되는 광량이 기준 광량보다 크거나 같을 때, 그 셀(CL)의 음영 감지 센서(SS)는 광 감지 신호를 출력하여 제어부(444)로 공급한다. 그러면, 제어부(444)는 그 광 감지 신호에 따라 그 셀(CL)의 상부 기판(208)을 투명하게 유지시킨다. 예를 들어, 제어부(444)는 그 셀(CL)의 기판에 포함된 광활성 이온 입자에 광 감지 전압을 인가함으로써 그 광활성 이온 입자를 투명하게 만들 수 있다. 예를 들어, 광 감지 전압에 의해 광활성 이온 입자는 흰색으로 변화될 수 있다.
한편, 도 14에 도시된 바와 같이, 그림자 등에 의해 셀(CL)에 음영이 발생하여 이 셀(CL)에 수광되는 광량이 기준 광량보다 작을 때, 셀(CL)의 음영 감지 센서(SS)는 음영 감지 신호를 출력하여 제어부(444)로 공급한다. 그러면, 제어부(444)는 그 음영 감지 신호에 따라 그 셀(CL)의 상부 기판(208)을 불투명하게 유지시킨다. 예를 들어, 제어부(444)는 그 셀(CL)의 상부 기판(208)에 포함된 광활성 이온 입자에 음영 감지 전압을 인가함으로써 그 광활성 이온 입자를 불투명하게 만들 수 있다. 예를 들어, 음영 감지 전압에 의해 광활성 이온 입자는 검은색으로 변화될 수 있다.
이에 따라, 기준 광량보다 작은 광량을 공급받는 셀(CL)과 기준 광량보다 크거나 같은 광량을 공급받는 셀(CL)들이 상부 기판(208)의 색에 의해 명확하게 구분될 수 있다.
한편, 도 13에서 제어부(444)는 상부 기판(208) 뿐만 아니라 하부 기판(201)으로 광 감지 전압을 공급하여 그 하부 기판(201)의 광활성 이온 입자를 흰색으로 변화시킬 수 있다. 또한, 도 13에서 제어부(444)는 상부 기판(208) 대신 하부 기판(201)으로 광 감지 전압을 공급하여 그 하부 기판(201)의 광활성 이온 입자를 흰색으로 변화시킬 수 있다. 또한, 도 14에서 제어부(444)는 상부 기판(208) 뿐만 아니라 하부 기판(201)으로 음영 감지 전압을 공급하여 그 하부 기판(201)의 광활성 이온 입자를 검은색으로 변화시킬 수 있다. 또한, 도 14에서 제어부(444)는 상부 기판(208) 대신 하부 기판(201)으로 음영 감지 전압을 공급하여 그 하부 기판(201)의 광활성 이온 입자를 검은색으로 변화시킬 수 있다.
도 15는 본 발명의 다른 실시예에 따른 셀(CL)의 단면도이고, 도 16은 도 15의 셀(CL)에 음영이 발생되지 않았을 때 셀(CL)의 동작을 설명하기 위한 도면이며, 그리고 도 17은 도 15의 셀(CL)에 음영이 발생하였을 때 셀(CL)의 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도 15에 도시된 바와 같이, 셀(CL)은 반사층(155), 하부 기판(201), 양극(202), 전해질(206), 나노 입자(205), 염료(207), 음극(204), 상부 기판(208) 및 실링부(203)을 포함할 수 있다.
여기서, 도 15의 양극(202), 전해질(206), 나노 입자(205), 염료(207), 음극(204) 및 실링부(203)은 전술된 도 12의 양극(202), 전해질(206), 나노 입자(205), 염료(207), 음극(204) 및 실링부(203)와 각각 동일하므로, 도 15의 양극(202), 전해질(206), 나노 입자(205), 염료(207), 음극(204) 및 실링부(203)에 대한 설명은 도 12 및 관련 기재를 참조한다.
또한, 도 15의 하부 기판(201) 및 상부 기판(208)은 전술된 도 8의 구조와 각각 동일하므로, 도 15의 하부 기판(201) 및 상부 기판(208)은 도 8 및 관련 기재를 참조한다.
반사층(155)은 하부 기판(201)의 하부면 상에 배치될 수 있다. 반사층(155)은 광을 반사하는 구성 요소로서, 이 반사층(155)은 특정 색을 가질 수 있다. 예를 들어, 반사층(155)은 흰색을 가질 수 있다. 다만, 이에 한정되지 않으며, 이 반사층(155)은 적색 또는 녹색 또는 청색 등과 같은 색을 가질 수 있다.
이와 같이 구성된 셀(CL)의 동작을, 도 16 및 도 17을 참조로, 구체적으로 설명하면 다음과 같다.
먼저, 태양광이 태양광 패널(30)의 셀(CL)에 조사되면, 이 태양광의 자외선은 그 태양광 패널(30)에 포함된 셀(CL)의 상부 기판(208)에 입사된다. 도 16에 도시된 바와 같이, 셀(CL)에 음영이 발생되지 않아 이 셀(CL)에 수광되는 광량이 기준 광량보다 크거나 같을 때, 그 셀(CL)의 음영 감지 센서(SS)는 광 감지 신호를 출력하여 제어부(444)로 공급한다. 그러면, 제어부(444)는 그 광 감지 신호에 따라 그 셀(CL)의 하부 기판(201) 및 상부 기판(208)을 투명하게 유지시킨다. 예를 들어, 제어부(444)가 음영 감지 센서(SS)로부터 광 감지 신호를 공급받을 경우, 그 제어부(444)는 투과 전압을 출력하여 그 셀(CL)의 셀 전극(806)으로 공급한다. 그러면, 그 셀 전극(806)의 투과 전압과 공통 전극(805)의 공통 전압 간의 차전압에 의해 발생된 전계에 따라 액정층(804)의 액정 분자(804a)들이 광을 투과하도록 배열된다. 이에 따라, 태양광은 투명한 하부 기판(201) 및 상부 기판(208)을 투과하여 반사층(155)에 의해 반사된다. 이 반사광은 반사층(155)의 색을 가질 수 있다. 예를 들어, 이 반사층(155)이 흰색을 갖는다면 그 반사광은 흰색을 가질 수 있다. 한편, 이 반사층(155)이 적색을 갖는다면 그 반사광은 적색을 가질 수 있다. 이와 같이, 셀(CL)에 음영이 발생되지 않을 경우, 셀(CL)은 반사층(155)의 색과 동일한 색을 나타낼 수 있다.
반면, 도 17에 도시된 바와 같이, 그림자 등에 의해 셀(CL)에 음영이 발생하여 이 셀(CL)에 수광되는 광량이 기준 광량보다 작을 때, 셀(CL)의 음영 감지 센서(SS)는 음영 감지 신호를 출력하여 제어부(444)로 공급한다. 그러면, 제어부(444)는 그 음영 감지 신호에 따라 그 셀(CL)의 하부 기판(201) 및 상부 기판(208)을 불투명하게 유지시킨다. 예를 들어, 제어부(444)가 음영 감지 센서(SS)로부터 음영 감지 신호를 공급받을 경우, 그 제어부(444)는 차단 전압을 출력하여 그 셀(CL)의 셀 전극(806)으로 공급한다. 그러면, 그 셀 전극(806)의 차단 전압과 공통 전극(805)의 공통 전압 간의 차전압에 의해 발생된 전계에 따라 액정층(804)의 액정 분자(804a)들이 광을 차단하도록 배열된다. 이에 따라, 외부광(예를 들어, 태양광)은 불투명한 하부 기판(201) 및 상부 기판(208)에 의해 차단되어 반사층(155)에 도달하지 못한다. 이와 같이, 셀(CL)에 음영이 발생된 경우, 셀(CL)은 어두운색(예를 들어, 검은색)을 나타낼 수 있다.
이에 따라, 기준 광량보다 작은 광량을 공급받는 셀(CL)과 기준 광량보다 크거나 같은 광량을 공급받는 셀(CL)들이 하부 기판(201) 및 상부 기판(208)의 색에 의해 명확하게 구분될 수 있다.
한편, 도 17에서 제어부(444)는 하부 기판(201) 및 상부 기판(208) 중 어느 하나만을 어두운색으로 변경할 수도 있다.
도 18은 본 발명의 한 실시예에 따른 태양광 발전 장치(100)의 구동 방법을 설명하기 위한 순서도이다.
먼저, 음영 감지 센서(SS)가 구비된 복수의 셀(CL)들을 포함하는 태양광 패널이 준비된다(S1).
이후, 음영 감지 센서(SS)들로부터의 감지 결과들을 근거로 음영이 발생된 셀(CL)들을 선택한다(S2).
이어서, 선택될 셀(CL)의 색을 미리 설정된 색으로 변환시킨다. 예를 들어, 음영이 발생된 셀(CL)은 검은색으로 나타날 수 있다. 반면, 음영이 발생되지 않은 셀(CL)은 투명 또는 흰색으로 나타날 수 있다(S3).
도 19는 음영 감지 센서(SS)를 포함하는 셀(CL)의 구동 방법을 설명하기 위한 순서도이다.
먼저, 셀(CL)의 음영 감지 센서(SS)를 통해 그 셀(CL)에 음영이 발생되었는지의 여부를 확인한다(S11, S22).
만약 그 셀(CL)에 음영이 발생된 것으로 확인되면, 그 셀(CL)의 색을 미리 설정된 색(예를 들어, 검은색)으로 변경한다(S33).
반면, 그 셀(CL)에 음영이 발생되지 않은 것으로 확인되면, 그 셀(CL)을 투명 또는 흰색으로 변경하고, 다시 음영 감지 센서(SS)를 통해 셀(CL)의 음영을 감지한다(S11).
한편, 전술된 모든 실시예에서의 제어부(444)는 음영 감지 센서(SS)를 통해 음영이 발생된 셀을 검출하지만, 이와 달리 제어부(444)는, 음영 감지 센서(SS) 없이, 셀(CL)들 각각으로부터 발생된 전력을 미리 설정된 기준 전력과 비교하여 음영이 발생된 셀을 검출할 수 있다. 예를 들어, 음영이 발생된 셀로부터 발생된 전력은 기준 전력보다 작을 수 있으며, 음영이 발생되지 않은 셀로부터 발생된 전력은 그 기준 전력보다 크거나 같을 수 있는 바, 각 셀의 전력의 크기를 통해 제어부(444)는 음영이 발생된 셀과 음영이 발생되지 않은 셀을 구분할 수 있다. 제어부(444)는, 전술된 바와 같이, 음영이 발생된 셀이 미리 설정된 색을 갖도록 제어할 수 있다.
한편, 도 1의 연결부(80)의 일측 단부는 모터의 구동 축에 연결될 수 있다. 모터는 연결부(80)를 시계 방향 또는 반시계 방향으로 회전시킬 수 있다. 적어도 하나의 음영 감지 센서(SS)에 수광된 광량이 미리 설정된 임계 광량보다 더 작을 경우(예를 들어, 태양광이 없는 밤에), 음영 감지 센서(SS)는 임계 신호를 더 출력할 수 있다. 이 임계 신호는 제어부(444)로 공급될 수 있다. 제어부(444)는 그 임계 신호에 응답하여 구동 신호를 모터로 공급할 수 있다. 그러면 모터는 그 연결부(80)를 시계 방향 또는 반시계 방향으로 회전시킨다. 이때, 태양광 패널(30)의 고정부(40)는 연결부(80)에 고정될 수 있는 바, 모터의 구동 축이 회전함에 따라 그 태양광 패널(30)도 시계 방향 또는 반시계 방향으로 회전할 수 있다. 태양광 패널(30)이 회전함에 따라 그 태양광 패널(30)의 이물질(예를 들어, 먼지)이 원심력에 의해 제거될 수 있다. 한편, 태양광이 강한 낮 동안 음영 감지 센서에는 임계 광량보다 크거나 같은 광량이 조사되므로, 낮에는 모터가 구동되지 않는다. 따라서, 모터는 태양광이 없는 밤에 선택적으로 구동될 수 있다. 한편, 임계 광량은 전술된 기준 광량보다 더 작은 값을 가질 수 있다.
이상에서 설명한 본 발명은 상술한 실시예 및 첨부된 도면에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하다는 것이 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 명백할 것이다.
444: 제어부 30: 태양광 패널
CL1, CL2: 셀 SS: 음영 감지 센서
33: 음영 444: 제어부

Claims (20)

  1. 복수의 셀들을 포함하는 태양광 패널;
    각 셀에 배치되며, 해당 셀에 수광되는 광량이 미리 설정된 기준 광량보다 작을 때 음영 감지 신호를 출력하고, 그리고 해당 셀에 수광되는 광량이 미리 설정된 임계 광량보다 작을 때 임계 신호를 출력하는 음영 감지 센서;
    제 1 및 제 2 지지 프레임;
    상기 제 1 프레임의 상측 단부에 연결된 제 1 단부, 상기 제 2 프레임의 상측 단부에 연결된 제 2 단부 및 상기 태양광 패널에 연결된 외주면을 포함하는 연결부;
    상기 연결부의 제 1 단부 및 제 2 단부 중 어느 하나에 연결된 구동 축을 포함하는 모터; 및
    상기 음영 감지 신호를 출력한 셀을 선택하고, 상기 선택된 셀과 선택되지 않은 셀이 서로 다른 색을 갖도록 상기 선택된 셀의 색을 미리 설정된 색으로 변화시키는 제어부를 포함하며,
    상기 임계 광량은 전술된 기준 광량보다 더 작은 값을 가지며,
    상기 제어부는, 상기 음영 감지 센서로부터의 임계 신호에 응답하여 상기 모터로 구동 신호를 공급하여, 상기 모터가 상기 연결부를 시계 방향 또는 반시계 방향으로 회전하도록 제어하며,
    상기 연결부의 회전에 의해 상기 태양광 패널이 상기 시계 방향 또는 반시계 방향으로 회전하는 태양광 발전 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 선택된 셀과 인버터 간의 연결을 차단하는 태양광 발전 장치.
  3. 삭제
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 음영 감지 센서는 포토 센서를 포함하는 태양광 발전 장치.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 미리 설정된 색은 검은색인 태양광 발전 장치.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 셀들은 조광 물질을 포함하는 태양광 발전 장치.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 조광 물질은 광활성 이온 입자를 포함하는 태양광 발전 장치.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 셀은,
    근적외선 분배 브래그 반사층;
    상기 근적외선 분배 브래그 반사층 상의 양극;
    상기 양극 상의 억셉터층;
    상기 억셉터층 상의 도너층;
    상기 도너층 상의 음극; 및
    상기 음극 상의 기판을 포함하며,
    상기 제어부는 상기 선택된 셀의 기판의 색을 상기 미리 설정된 색으로 변화시키는 태양광 발전 장치.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 셀은,
    상기 근적외선 분배 브래그 반사층의 하부면 상에 배치된 하부 광대역 반사방지층; 및
    상기 기판 상의 상부 광대역 반사방지층 중 적어도 하나를 더 포함하는 태양광 발전 장치.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 하부 광대역 반사방지층, 상기 근적외선 분배 브래그 반사층, 상기 양극, 상기 억셉터층, 상기 도너층, 상기 음극 및 상기 상부 광대역 반사방지층은 투명한 태양광 발전 장치.
  11. 제 8 항에 있어서,
    상기 기판은 조광 물질을 포함하는 태양광 발전 장치.
  12. 제 8 항에 있어서,
    상기 셀은 상기 근적외선 분배 브래그 반사층의 하부 면 상에 배치된 반사층을 더 포함하며;
    상기 기판은,
    서로 마주보는 제 1 기판 및 제 2 기판;
    상기 제 1 기판 상에 배치되어, 상기 제어부로부터 투과 전압 또는 차단 전압을 공급받는 셀 전극;
    상기 제 2 기판 상의 공통 전극; 및
    상기 제 1 기판과 제 2 기판 사이의 액정층을 포함하는 태양광 발전 장치.
  13. 제 1 항에 있어서,
    상기 셀은,
    서로 마주보는 하부 기판 및 상부 기판;
    상기 하부 기판 상의 양극;
    상기 상부 기판 상의 음극;
    상기 하부 기판의 가장자리와 상기 상부 기판의 가장자리 사이의 실링부; 및
    상기 하부 기판, 상부 기판 및 실링부에 의해 정의된 영역에 배치된 전해질, 나노 입자 및 염료를 포함하며,
    상기 제어부는 상기 선택된 셀의 하부 기판 및 상부 기판 중 적어도 어느 하나의 색을 상기 미리 설정된 색으로 변화시키는 태양광 발전 장치.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 양극, 상기 음극, 상기 실링부, 상기 전해질, 상기 나노 입자 및 상기 염료는 투명한 태양광 발전 장치.
  15. 제 13 항에 있어서,
    상기 하부 기판 및 상부 기판 중 적어도 하나는 조광 물질을 포함하는 태양광 발전 장치.
  16. 제 13 항에 있어서,
    상기 셀은 상기 하부 기판의 하부면 상에 배치된 반사층을 더 포함하며;
    상기 상부 기판 및 하부 기판은,
    서로 마주보는 제 1 기판 및 제 2 기판;
    상기 제 1 기판 상에 배치되어, 상기 제어부로부터 투과 전압 또는 차단 전압을 공급받는 셀 전극;
    상기 제 2 기판 상의 공통 전극; 및
    상기 제 1 기판과 제 2 기판 사이의 액정층을 포함하는 태양광 발전 장치.
  17. 음영 감지 센서가 구비된 복수의 셀들을 포함하는 태양광 패널을 준비하는 단계;
    상기 음영 감지 센서들로부터의 감지 결과들을 근거로 음영이 발생된 셀을 선택하는 단계; 및
    상기 선택된 셀과 선택되지 않은 셀이 서로 다른 색을 갖도록 상기 선택된 셀의 색을 미리 설정된 색으로 변화시키는 단계를 포함하는 태양광 발전 장치의 구동 방법.
  18. 제 17 항에 있어서,
    상기 선택된 셀과 인버터 간의 연결을 차단하는 단계를 더 포함하는 태양광 발전 장치의 구동 방법.
  19. 제 17 항에 있어서,
    상기 음영 감지 센서는 해당 셀에 수광되는 광량이 미리 설정된 기준 광량보다 작을 때, 음영 감지 신호를 출력하며,
    상기 감지 결과는 상기 음영 감지 신호의 출력 여부를 포함하는 태양광 발전 장치의 구동 방법.
  20. 제 17 항에 있어서,
    상기 미리 설정된 색은 검은색인 태양광 발전 장치의 구동 방법.
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