KR102310962B1 - Fiber-type Solar generator and solar power generation system using the generator - Google Patents
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Abstract
개시된 섬유사형 태양광 발전기 소자는 코어와 코어를 감싸는 크래드를 포함하는 것으로 그 외주면에 상기 코어가 노출되는 다수의 출광 윈도우가 형성되는 있는 광 파이버, 그리고 상기 다수의 출광 윈도우에 장착되어 있는 태양광 발전 유닛을 구비할 수 있다.The disclosed fiber yarn type photovoltaic generator device includes a core and a clad surrounding the core, and an optical fiber having a plurality of light exit windows on the outer peripheral surface of which the core is exposed, and sunlight mounted on the plurality of light exit windows. A power generation unit may be provided.
Description
하나 또는 그 이상의 실시 예는 섬유사형 태양광 발전기 및 이를 적용한 태양광 발전 시스템에 관한 것이다.One or more embodiments relate to a fiber yarn type photovoltaic generator and a photovoltaic power generation system to which the same is applied.
무한 에너지원인 태양광을 이용하는 태양광 발전에는 높은 에너지의 태양 빛이 입사하는 구조물에 솔라셀(Solar Cell)이 다수 마련된 패널 또는 시트가 이용된다. 이러한 태양광 발전 시스템은 광전 변환 효율이 높지 않으며 따라서 대용량의 발전을 위해서는 매우 넓은 설치 지역이 요구된다.In photovoltaic power generation using sunlight, which is an infinite energy source, a panel or sheet in which a large number of solar cells are provided in a structure to which high energy solar light is incident is used. Such a photovoltaic power generation system does not have high photoelectric conversion efficiency, and therefore a very large installation area is required for large-capacity power generation.
태양광은 매우 넓은 범위의 파장 영역을 가지며, 400~700nm 범위의 가시광선 영역을 포함된다. 이러한 태양은 파장 대역 별로 세기가 일정치 않다. 현재, 태양광 발전에 보편적으로 사용되는 고순도의 결정실리콘 계열의 솔라 패널은 500~850nm의 파장 영역에 대해서만 90% 정도 흡수하며, 그 외의 파장에 대해서는 효율이 낮거나 거의 흡수하지 못한다. Sunlight has a very wide wavelength range, and includes a visible light range of 400 to 700 nm. The intensity of this sun is not constant for each wavelength band. Currently, high-purity crystalline silicon-based solar panels commonly used in photovoltaic power generation absorb about 90% of only the wavelength range of 500 to 850 nm, and have low efficiency or almost no absorption for other wavelengths.
태양광 발전 시스템에는 태양광이 솔라 패널의 평면에 직접 입사하는 직하 방식과, 솔라 패널에 반사거울 또는 집광 렌즈 등을 활용하는 집광 방식이 포함된다. 건물 옥상이나 땅 위에 설치하는 태양광 발전 시설은 직하 방식이 주로 적용되나, 이는 렌즈나 거울을 이용하는 집광 방식에 비해 효율이 떨어진다. 이러한 직하 방식의 결점을 보완하는 집광 방식은 복잡한 광학 구조 및 이를 지지하는 구조체를 포함해야 한다. 따라서, 이들 종래 방식의 제조 비용 높고 또한 고집광에 의한 솔라 패널의 수명 단축을 피할 수 없다.The solar power generation system includes a direct method in which sunlight is directly incident on the plane of a solar panel, and a condensing method using a reflective mirror or a condensing lens on the solar panel. The direct method is mainly applied to solar power generation facilities installed on the roof of a building or on the ground, but this is less efficient than the light collecting method using lenses or mirrors. The light collecting method to compensate for the shortcomings of the direct method should include a complex optical structure and a structure supporting the same. Therefore, the manufacturing cost of these conventional methods is high, and the life span of the solar panel due to high light intensity cannot be avoided.
하나 또는 그 이상의 실시 예는 차지 면적을 획기적으로 줄이면서도 발전 효율을 크게 증대할 수 있는 섬유사형 태양광 발전기 및 이를 이용한 태양광 발전 시스템을 제공한다.One or more embodiments provide a fiber yarn-type photovoltaic generator capable of significantly increasing power generation efficiency while remarkably reducing an occupied area and a photovoltaic power generation system using the same.
하나 또는 그 이상의 실시 예는 제작 비용이 적고 또한 설치 비용이 저감된 섬유사형 태양발전기 및 이를 이용한 태양광 발전 시스템을 제공한다.One or more embodiments provide a fiber yarn type solar power generator with low manufacturing cost and reduced installation cost and a photovoltaic power generation system using the same.
하나 또는 그 이상의 실시 예는 열 충격으로부터 솔라 패널을 효과적으로 보호하여 솔라 패널의 수명을 연장할 수 있는 섬유사형 태양발전기 및 이를 이용한 태양광 발전 시스템을 제공한다. One or more embodiments provide a fiber yarn type solar generator capable of effectively protecting a solar panel from thermal shock to extend the lifespan of the solar panel, and a solar power generation system using the same.
하나 또는 그 이상의 실시 예에 따른 태양광 발전기:는A solar generator according to one or more embodiments:
태양 광이 일 방향으로 진행하는 광 매체; 그리고an optical medium through which sunlight travels in one direction; and
상기 광 매체의 광 진행 경로를 따라 장착되어 상기 광 매체로부터 상기 일방향과 다른 경로로 분기되는 일부광 진행하는 광의 일부를 흡수하여 발전을 수행하는 태양광 발전 유닛;을 포함한다.and a photovoltaic power generation unit mounted along the optical propagation path of the optical medium to absorb a portion of the propagating light that is branched from the optical medium in a path different from the one direction to generate power.
하나 또는 그 이상의 실시 예에 따르면, 상기 광 매체는 코어와 크래드를 포함하는 광 파이버에 의해 제공될 수 있다.According to one or more embodiments, the optical medium may be provided by an optical fiber comprising a core and a clad.
하나 또는 그 이상의 실시 예에 따르면, 상기 태양광 발전 유닛은 솔리드 솔라 패널 또는 플렉서블 솔라 패널에 의해 제공될 수 있다.According to one or more embodiments, the photovoltaic unit may be provided by a solid solar panel or a flexible solar panel.
하나 또는 그 이상의 실시 예에 따른 섬유사형 태양광 발전기:는Fiber yarn type photovoltaic generator according to one or more embodiments:
광이 진행하는 코어와 코어를 덮는 크래드를 포함하며, 그 몸체의 외주면에 상기 코어를 진행하는 광의 일부가 출사(出射) 하는 하나 또는 그 이상의 윈도우가 형성되는 있는 광 파이버; 그리고an optical fiber comprising a core through which light travels and a cradle covering the core, wherein one or more windows through which a portion of the light traveling through the core is emitted is formed on an outer circumferential surface of the body; and
상기 하나 또는 그 이상의 윈도우에 장착되는 하나 또는 그 이상의 태양광 발전 유닛 또는 소자(Solar power unit or element);를 구비할 수 있다.It may include; one or more solar power units or elements mounted on the one or more windows.
하나 또는 그 이상의 실시 예에 따르면, 상기 크래드에 상기 윈도우가 마련되고, 상기 윈도우를 통하여 상기 코어가 외부로 노출되는 구조를 가질 수 있다.According to one or more embodiments, the window may be provided on the cradle, and the core may be exposed to the outside through the window.
하나 또는 그 이상의 실시 예에 따르면, 상기 윈도우에 상기 태양광 발전 유닛이 장착되는 안장(saddle)이 형성될 수 있다.According to one or more embodiments, a saddle in which the photovoltaic unit is mounted may be formed in the window.
하나 또는 그 이상의 실시 예에 따르면, 상기 태양광 발전 유닛은 상기 윈도우에 마련되는 유기 또는 무기물 적층 구조에 의한 광전변환 구조를 가질 수 있다.According to one or more embodiments, the photovoltaic unit may have a photoelectric conversion structure by an organic or inorganic material stacked structure provided on the window.
하나 또는 그 이상의 실시 예에 따르면, 상기 태양광 발전 유닛은 칩 형태로 제조된 개별 소자에 의해 제공될 수 있다.According to one or more embodiments, the photovoltaic unit may be provided by an individual device manufactured in the form of a chip.
하나 또는 그 이상의 실시 예에 따르면, 상기 광 파이버에는 광 파이버의 길이 방향을 따라 한 쌍의 전력선이 형성되고, 상기 한 쌍의 전극은 상기 태양광 발전 소자에 전기적으로 연결될 수 있다.According to one or more embodiments, a pair of power lines may be formed on the optical fiber in a longitudinal direction of the optical fiber, and the pair of electrodes may be electrically connected to the photovoltaic device.
하나 또는 그 이상의 실시 예에 따른 태양광 발전 시스템:은 A solar power system according to one or more embodiments:
지지 베이스; 및 support base; and
상기 지지 베이스에 다수 나란하게 배치되는 섬유사형 태양광 발전기;를 포함하고,Including; a fiber-type solar power generator arranged in parallel to a plurality of the support base;
상기 섬유사형 태양광 발전기:는 광이 진행하는 코어와 코어를 덮는 크래드를 포함하며, 그 몸체의 외주면에 상기 코어를 진행하는 광의 일부가 출사(出射) 하는 하나 또는 그 이상의 윈도우가 형성되는 있는 광 파이버; 그리고The fiber-type solar generator: includes a core through which light travels and a cradle covering the core, and one or more windows through which a portion of the light traveling through the core exits is formed on the outer circumferential surface of the body optical fiber; and
상기 하나 또는 그 이상의 윈도우에 장착되는 하나 또는 그 이상의 태양광 발전 유닛 또는 소자(Solar power unit or element);를 포함할 수 있다.and one or more solar power units or elements mounted on the one or more windows.
도1은 하나 또는 그 이상의 실시 예에 따른 섬유사형 태양광 발전기의 기본 구조를 보이는 도면이다.
도2는 하나 또는 그 이상의 실시 예에 따른 섬유사형 태양광 발전기을 부분적으로 보인 개략적 발췌 사시도이다.
도3은 도2에 도시된 섬유사형 태양광 발전기의 광 도파 구조를 보이는 부분적 종단면도이다.
도4는 하나 또는 그 이상의 실시 예에 따른 태양광 발전 모듈의 개략적 구조를 보이는 사시도이다.
도5는 하나 또는 그 이상의 실시 예에 따른 태양광 발전 모듈에 적용된 태양광 발전기의 발췌 평면도이다.
도6은 도5에 도시된 태양광 발전 모듈에 적용된 태양광 발전기의 개략적 사시도이다.
도7은 도5 및 도6에 도시된 태양광 발전 모듈에서 섬유사형 태양광 발전기의 지지구조를 보이는 개략적 단면도이다.
도8은 도5 및 도6에 도시된 태양광 발전 모듈에서 섬유사형 태양광 발전기를 부분적으로 확대해 보인 사시도이다.
도9는 도5 및 도6에 도시된 태양광 발전 모듈을 적용한 태양광 발전 시스템의 개략적 구조를 도시한다.
도10은 도9에 도시된 태양광 발전 시스템의 사용상태를 개략적으로 보인다.1 is a view showing a basic structure of a fiber yarn type photovoltaic generator according to one or more embodiments.
Figure 2 is a schematic excerpted perspective view, in part, of a fiber-type solar power generator according to one or more embodiments.
3 is a partial longitudinal cross-sectional view showing the optical waveguide structure of the fiber yarn type solar power generator shown in FIG.
4 is a perspective view showing a schematic structure of a photovoltaic module according to one or more embodiments.
5 is an excerpted plan view of a photovoltaic generator applied to a photovoltaic module according to one or more embodiments.
6 is a schematic perspective view of a photovoltaic generator applied to the photovoltaic power module shown in FIG. 5 .
7 is a schematic cross-sectional view showing a support structure of a fiber-type solar power generator in the solar power module shown in FIGS. 5 and 6 .
FIG. 8 is a partially enlarged perspective view of a fiber-type solar power generator in the photovoltaic power module shown in FIGS. 5 and 6 .
9 shows a schematic structure of a photovoltaic system to which the photovoltaic power module shown in FIGS. 5 and 6 is applied.
FIG. 10 schematically shows a state of use of the solar power generation system shown in FIG. 9 .
이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명 개념의 바람직한 실시 예들을 상세히 설명하기로 한다. 그러나, 본 발명 개념의 실시 예들은 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명 개념의 범위가 아래에서 상술하는 실시 예들로 인해 한정 되어지는 것으로 해석되어져서는 안 된다. 본 발명 개념의 실시 예들은 당 업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명 개념을 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공 되어지는 것으로 해석되는 것이 바람직하다. 동일한 부호는 시종 동일한 요소를 의미한다. 나아가, 도면에서의 다양한 요소와 영역은 개략적으로 그려진 것이다. 따라서, 본 발명 개념은 첨부한 도면에 그려진 상대적인 크기나 간격에 의해 제한되어지지 않는다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention concept will be described in detail with reference to the accompanying drawings. However, embodiments of the inventive concept may be modified in various other forms, and the scope of the inventive concept should not be construed as being limited due to the embodiments described below. The embodiments of the inventive concept are preferably interpreted as being provided in order to more completely explain the inventive concept to those of ordinary skill in the art. The same symbols refer to the same elements from beginning to end. Furthermore, various elements and regions in the drawings are schematically drawn. Accordingly, the inventive concept is not limited by the relative size or spacing drawn in the accompanying drawings.
제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성 요소들을 설명하는 데 사용될 수 있지만, 상기 구성 요소들은 상기 용어들에 의해 한정되지 않는다. 상기 용어들은 하나의 구성 요소를 다른 구성 요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명 개념의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제 1 구성 요소는 제 2 구성 요소로 명명될 수 있고, 반대로 제 2 구성 요소는 제 1 구성 요소로 명명될 수 있다.Terms such as first, second, etc. may be used to describe various elements, but the elements are not limited by the terms. The above terms are used only for the purpose of distinguishing one component from another. For example, without departing from the scope of the inventive concept, the first component may be referred to as the second component, and conversely, the second component may be referred to as the first component.
본 개시에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예들을 설명하기 위해 사용된 것으로서, 본 발명 개념을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, “포함한다” 또는 “갖는다” 등의 표현은 명세서에 기재된 특징, 개수, 단계, 동작, 구성 요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 개수, 동작, 구성 요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.Terms used in the present disclosure are only used to describe specific embodiments, and are not intended to limit the inventive concept. The singular expression includes the plural expression unless the context clearly dictates otherwise. In the present application, expressions such as “comprises” or “have” are intended to designate that a feature, number, step, operation, component, part, or combination thereof described in the specification exists, and includes one or more other features or It should be understood that the existence or addition of numbers, operations, components, parts or combinations thereof is not precluded in advance.
달리 정의되지 않는 한, 여기에 사용되는 모든 용어들은 기술 용어와 과학 용어를 포함하여 본 발명 개념이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 공통적으로 이해하고 있는 바와 동일한 의미를 지닌다. 또한, 통상적으로 사용되는, 사전에 정의된 바와 같은 용어들은 관련되는 기술의 맥락에서 이들이 의미하는 바와 일관되는 의미를 갖는 것으로 해석되어야 하며, 여기에 명시적으로 정의하지 않는 한 과도하게 형식적인 의미로 해석되어서는 아니 될 것임은 이해될 것이다.Unless defined otherwise, all terms used herein have the same meaning as commonly understood by one of ordinary skill in the art to which the inventive concept belongs, including technical and scientific terms. Also, commonly used terms as defined in the dictionary should be construed as having a meaning consistent with what they mean in the context of the relevant technology, and unless explicitly defined herein, in an overly formal sense. It will be understood that they should not be construed.
어떤 실시 예가 달리 구현 가능한 경우에 특정한 공정 순서는 설명되는 순서와 다르게 수행될 수도 있다. 예를 들어, 연속하여 설명되는 두 공정이 실질적으로 동시에 수행될 수도 있고, 설명되는 순서와 반대의 순서로 수행될 수도 있다.In cases where certain embodiments may be implemented differently, a specific process sequence may be performed differently from the described sequence. For example, two processes described in succession may be performed substantially simultaneously, or may be performed in an order opposite to the described order.
첨부 도면에 있어서, 예를 들면, 제조 기술 및/또는 공차에 따라, 도시된 형상의 변형들이 예상될 수 있다. 따라서, 본 발명의 실시 예들은 본 명세서에 도시된 영역의 특정 형상에 제한된 것으로 해석되어서는 아니 되며, 예를 들면 제조 과정에서 초래되는 형상의 변화를 포함하여야 한다. 여기에 사용되는 모든 용어 "및/또는"은 언급된 구성 요소들의 각각 및 하나 이상의 모든 조합을 포함한다. 또한, 본 명세서에서 사용되는 용어 "기판"은 기판 그 자체, 또는 기판과 그 표면에 형성된 소정의 층 또는 막 등을 포함하는 적층 구조체를 의미할 수 있다. 또한, 본 명세서에서 "기판의 표면"이라 함은 기판 그 자체의 노출 표면, 또는 기판 위에 형성된 소정의 층 또는 막 등의 외측 표면을 의미할 수 있다. 또한 "상부" 나 "상"이라고 기재된 것은 접촉하여 바로 위에 있는 것뿐만 아니라 비접촉으로 위에 있는 것도 포함할 수 있다.In the accompanying drawings, variations of the illustrated shapes may be expected, for example depending on manufacturing technology and/or tolerances. Therefore, the embodiments of the present invention should not be construed as being limited to the specific shape of the region shown in the present specification, but should include, for example, a change in shape resulting from a manufacturing process. As used herein, all terms “and/or” include each and every combination of one or more of the recited elements. Also, as used herein, the term “substrate” may refer to a substrate itself or a laminate structure including a substrate and a predetermined layer or film formed on the surface thereof. Also, in this specification, the term "surface of a substrate" may mean an exposed surface of the substrate itself, or an outer surface of a predetermined layer or film formed on the substrate. In addition, what is described as "upper" or "upper" may include not only directly above in contact, but also above in non-contact.
이하에서 설명되는 모범적 실시 예들에 적용되는 태양광 발전 유닛은 특정 구조에 제한되지 않는다. 즉, 하나 또는 그 이상의 실시 예에 적용되는 태양광 발전 유닛은 광파에 의해 전기를 발생하는 어떠한 형태의 광전 변환 장치 또는 광전 변환 소자로도 대체 가능하다. The photovoltaic unit applied to the exemplary embodiments described below is not limited to a specific structure. That is, the photovoltaic unit applied to one or more embodiments may be replaced with any type of photoelectric conversion device or photoelectric conversion element that generates electricity by light waves.
하나 또는 그 이상의 실시 예에 따르면, 태양광 발전 유닛은 굳은 재질의 기판을 포함하는 솔리드 솔라 패널 또는 가요성 기판을 포함하는 플렉서블 솔라 패널을 포함할 수 있다. 다른 실시 예에 따르면, 태양광 발전 유닛은 유기 고분자 또는 무기 반도체 솔라셀의 구조를 가진다. 또 다른 실시 예에 따르면, 태양광 발전 유닛은 비정질 또는 다결정 실리콘계 솔라 패널을 포함할 수 있다. 하나 또는 그 이상의 실시 예에 따르면, 상기 태양광 발전 소자는 가요성 금속 또는 무기 필름 상의 기판 상에 형성되는 유기 고분자 또는 무기 화합물 광전변환물질을 포함할 수 있다. 하나 또는 그 이상의 실시 예에 따르면, 상기 태양광 발전 유닛은 페로브스카이트 솔라 패널 또는 염료 감응형 솔라 패널의 구조를 가질 수 있다. 하나 또는 그 이상의 실시 예에 따르면, According to one or more embodiments, the photovoltaic unit may include a solid solar panel including a rigid substrate or a flexible solar panel including a flexible substrate. According to another embodiment, the photovoltaic unit has a structure of an organic polymer or inorganic semiconductor solar cell. According to another embodiment, the photovoltaic unit may include an amorphous or polycrystalline silicon-based solar panel. According to one or more embodiments, the photovoltaic device may include an organic polymer or inorganic compound photoelectric conversion material formed on a substrate on a flexible metal or inorganic film. According to one or more embodiments, the photovoltaic unit may have a structure of a perovskite solar panel or a dye-sensitized solar panel. According to one or more embodiments,
상기 태양광 발전 유닛은 광 파이버에 마련되는 윈도우 또는 윈도우에 마련되는 안장(saddle)에 직접 형성되거나 별도로 제작되어 부착되는 광전변환구조물을 포함할 수 있으며, 따라서 이하의 설명에서 언급되는 태양광 발전 유닛은 위와 같은 특정 구조에 국한되지 않음은 물론이다.The photovoltaic unit may include a photoelectric conversion structure directly formed on a window provided on the optical fiber or a saddle provided on the window, or a photoelectric conversion structure that is separately manufactured and attached. Of course, it is not limited to the above specific structure.
도1은 하나 또는 그 이상의 실시 예에 따른 섬유사형 태양광 발전기(1)의 기본 개념을 보이는 도면이며, 도2는 하나 또는 그 이상의 실시 예에 따른 섬유사형 태양광 발전기를 부분적으로 보인 개략적 발췌 사시도이다..1 is a view showing the basic concept of a fiber-type
하나 또는 그 이상의 실시 예에서 언급되는 광 파이버는 광을 도파가 가능한 광학적 매질을 포함하는 다양한 형태로의 변경 또는 대체 가능하다.The optical fiber mentioned in one or more embodiments can be changed or replaced into various forms including an optical medium capable of guiding light.
하나 또는 그 이상의 실시 예에 의해 제시되는 태양광 발전기는, 태양 광이 일 방향으로 진행하는 광 매체, 그리고 상기 광 매체의 광 진행 경로에 인접 위치에 하나 또는 그 이상 장착되어 상기 광 매체를 진행하는 광의 일부를 흡수하여 발전을 수행하는 태양광 발전 유닛;을 포함한다.The photovoltaic generator presented by one or more embodiments is an optical medium through which sunlight travels in one direction, and one or more mounted at a position adjacent to a light propagation path of the optical medium to advance the optical medium and a solar power generation unit that absorbs a portion of light to generate power.
도1에 도시된 바와 같이, 하나 또는 그 이상의 실시 예에 의해 제시되는 다양한 형태의 태양광 발전기(1)는, 광이 진행하는 매질인 코어(10a) 및 이를 감싸는 크래드(10b)를 갖춘 광 파이버(10), 그리고 상기 광 파이버(10)의 길이 방향을 따라 배치 또는 이식되어 상기 코어(10a)로부터 광을 공급받아 발전을 행하는 하나 또는 그 이상의 태양광 발전 유닛(12)를 구비한다. As shown in FIG. 1, various types of
도2를 참조하면, 광 파이버(10)는 광(light) 이 진행하는 매질인 프라스틱 또는 유리 재질의 코어(10a)와 이를 감싸서 덮는 커버물질로서 크래드(10b)를 구비한다.Referring to FIG. 2 , the
상기 태양광 발전 유닛(12)은 상기 광 파이버(10)의 외주면에 형성되는 윈도우(15)의 바닥, 즉 안장(13)에 설치된다. 상기 윈도우(15)는 상기 크래드(10b)를 국부적으로 제거되어 그 하부에 코어(10a)가 노출되는 부분이다. 상기 윈도우(15)의 바닥에 마련되는 안장(13)은 상기 태양광 발전 유닛(12)이 장착되는 부분으로서 태양과 발전 유닛(12)의 바닥의 형상에 대응하게 형성된다.The
상기 광 파이버(10)의 외측 면에는 그 연장 방향을 따라서 상기 코어(10a)를 진행하던 광의 일부가 빠져 나오는 개구부(開口部) 또는 윈도우(15)가 하나 또는 그 이상이 소정의 간격으로 마련되어 있다. 상기 윈도우(15)는, 상기 크래드(10b)가 국부적으로 제거되어 그 하부로 코어(10a)가 노출되는 부분이다. On the outer surface of the
상기 윈도우(15)의 하부에는 광 파이버(10)의 국부적 측면 가공에 의한 평탄한 안장(13)이 마련된다. 안장(13)은 상기 태양광 발전 유닛(12)이 장착되는 부분으로서 태양과 발전 유닛(12)의 바닥의 형상에 대응하게 형성된다. 이 안장(13)에는 상기 코어(10a)로부터 공급되는 광파에 의해 발전을 행하는 태양광 발전 유닛(12)이 장착 또는 이식된다. A
본 실시 예에서 상기 태양광 발전 유닛(12)은 소형의 칩의 형태로 구현되었다. 그러나, 하나 또는 그 이상의 실시 예에 따르면, 상기 태양광 발전 유닛(12)은 상기 안장(13)에 직접 코팅 또는 적층되는 광전변환 적층 구조물에 의해서도 마련될 수 있다.In this embodiment, the
전술한 바와 같이, 상기 태양광 발전 유닛(12)은 굳은 재질의 기판을 포함하는 솔리드 솔라 패널 또는 가요성 기판을 포함하는 플렉서블 솔라 패널을 포함할 수 있다. 다른 실시 예에 따르면, 태양광 발전 유닛(12)은 유기 고분자 또는 무기 반도체 솔라셀의 구조를 가진다. As described above, the
다른 실시 예에 따르면, 태양광 발전 유닛(12)은 비정질 또는 다결정 실리콘계 솔라 패널을 포함할 수 있다. 하나 또는 그 이상의 실시 예에 따르면, 상기 태양광 발전 유닛은 가요성 금속 또는 무기 필름 상의 기판 상에 형성되는 유기 고분자 또는 무기 화합물 광전변환층을 포함할 수도 있다.According to another embodiment, the
상기와 같은 태양광 발전 유닛(12)은 광 파이버(10)의 측면에 하나 또는 그 이상 설치될 수 있으며, 태양광 발전 유닛(12)로부터 발생한 전력(電力)을 외부로 공급하기 위한 전력선 또는 파워라인(power line, 14)을 구비한다. One or more
파워라인(14)은 다수의 태양광 발전 유닛(12)이 공히 버스라인 형태를 가짐으로써 하나 이상의 태양광 발전 유닛(12)을 병렬 연결할 수 있다. 이를 위해, 전력선(14)은 광 파이버(10)의 길이 방향으로 그 크래드(10b)의 표면을 따라 나란하게 형성되는 음의 전력선(negative power line, 14n)과 양의 전력선(positive power line, 14p)을 포함한다. 이들 전력선(14n), 14a)은 태양광 발전 유닛(12)이 장착 또는 형성되는 안장(13)에 까지 연장되어 태양광 발전 유닛(12)와 전기적으로 연결될 수 있도록 한다.The
도3은 태양광 발전 소자(10)의 코아(10a) 내부에서의 광의 진행을 보여 주는 것으로 도2의 I-I 단면도이다. 3 is a cross-sectional view taken along line I-I of FIG. 2 showing the propagation of light inside the
도3에 도시된 바와 같이, 광 파이버(10)의 외주면에 윈도우(15)가 형성되어 있고, 이 윈도우(15)의 바닥의 안장(13)에 태양광 발전 유닛(12)이 장착되고, 따라서 상기 윈도우(15)를 통해 나오는 광은 태양광 발전 유닛(12)에 입사한다. 태양광 발전 유닛(12)의 광 입사면은 상기 코어(10a)를 향함으로써 코어(10a)로부터의 광의 입사를 허용한다. 본 실시 예에서는 상기 안장(13)은 윈도우(15)를 통해 노출된 코어(10a)의 평탄면에 의해 제공될 수 있으며, 이 평탄면은 물리적 가공, 예를 들어 기계적 절삭 가공에 의해 형성될 수 있다. As shown in Fig. 3, a
도3에서는 편의상 태양광 발전 유닛(12)에 연결되는 전력선(14)이 생략되었다. 상기 전력선(14)은 불투명 고전도성 물질 또는 ITO와 같은 투명성 도전물질로 형성될 수 있으며, 투명한 전력선(14)은 코어(10a) 부터의 광이 태양광 발전 유닛(12)로 진행할 수 있도록 상기 광을 통과를 허용하며, 따라서 광 이용효율 저하를 억제한다. 그러나, 하나 또는 그 이상의 실시 예에 따르면, 상기 전력선(14)은 불투명, 반투명 또는 투명성 재료에 의해 형성될 수 있으며, 전력선(14)을 위해 선택된 재료에 의해 실시 예의 기술적 범위가 제한되지 않는다. 상기와 같은 태양광 발전 소자를 다수 이용함으로써 하나의 태양 발전 시스템을 구현할 수 있다.In FIG. 3 , the
도4은 전술한 바와 같은 섬유형 태양광 발전 소자(1)를 다수 구비하는 평판형 태양광 발전 모듈(100)을 예시하는 평면도이며, 도5은 광 파이버(10)의 부분 확대도로 하나의 광 파이버(10)에 태양광 발전 유닛(12)의 배치 구조를 보인다.4 is a plan view illustrating a planar
도4, 5에 도시된 바와 같이, 하나의 베이스(101)에 다수 태양발전 유닛(12)이 이식된 태양광 발전 소자(1)가 다수 나란하게 배치되어 있다. 태양광 발전 소자(1)들 각각에는 전술한 바와 같은 전력선(14)이 형성되어 있으며, 이들 태양광 발전 소자(1)는 적절한 지지 구조물에 의해 지지된다. 도5에 도시된 바와 같이, 각 섬유형 태양광 발전기(1)에는 전술한 바와 같은 안장(saddle, 13)이 일정 간격으로 형성되어 있는 광 파이버(11)에 대해 길이 방향으로 따라 길게 배치되어 있다.As shown in FIGS. 4 and 5 , a plurality of photovoltaic
도6은 도4에 도시된 태양광 발전 모듈(100)의 개략적 사시도이며, 도7은 스페이서(102)에 의한 광 파이버(10)의 지지구조를 보이는 부분 단면도이다. 도6에 도시된 바와 같이, 지지 구조물로서 삼각뿔 형태의 다수 스페이서(102)가 베이스(101) 상면에 사각 그물 형태 또는 X-Y 매트릭스 상으로 배치되어 있다. 상기 스페이서(102)들의 이들의 사이에 태양 발전 유닛(12)이 장착 또는 이식된 태양광 발전 소자(1)가 끼워져 있다. 상기 스페이서(102)는 적절한 탄성의 유연성을 가짐으로써 태양광 발전 소자(1)의 광 파이버(10)를 효과적으로 고정(홀딩)할 수 있으며, 또한, 도7에 도시된 바와 같이 인접한 두 스페이서(102) 사이의 하부가 만곡된 호형 바닥, 즉 만곡된 베이스(101)의 표면 부분을 가짐으로써 광 파이버(10)를 보다 안정적으로 지지할 수 있다. 하나 또는 그 이상의 실시 예에 따르면, 상기 베이스(101)에 별개로 제조된 스페이서(102)가 부착될 수 있으며, 또는 이들은 일체적으로 형성될 수 있다.6 is a schematic perspective view of the photovoltaic
도8은 전술한 태양광 발전 모듈(100)의 부분 확대도이다. 도8을 참조하면, 삼각뿔 모양의 스페이서(102)의 사이에 태양광 발전기(1)가 다수 나란하게 배치되어 있다. 광 파이버(10)의 길이 방향으로 그 표면, 예를 들어 크래드(10b)의 표면을 따라 나란하게 형성되는 음의 전력선(14n)과 양의 전력선(14p)이 나란 하게 형성되며, 이들 전력선(14n, 14p)은 광 파이버(10)의 단부를 향하여 연장 형성된다. 하나 또는 그 이상의 실시 예를 전력선(14)의 특정한 배치 형태 또는 구조에 의해 기술적 범위가 제한되지 않는다.8 is a partially enlarged view of the above-described
도9는 다수의 태양광 발전 모듈(100)의 적층에 의한 태양광 발전 시스템(110)을 예시한다.9 illustrates a
도9에 도시된 바와 같이, 도4에 도시된 태양광 발전 모듈(100)이 다중 적층되어 있으며, 이들 다중의 태양발전모듈(100)은 하나의 대용량 발전 시스템(110)을 구성한다. 대용량 발전 시스템의 규모는, 태양광 발전 모듈의 적층 수에 의해 결정된다. 각 태양광 발전 모듈에 대한 배선은 일반적으로 알려진 다양한 형태의 배선 구조에 의존할 수 있으며, 다른 실시 예에 따르면, 상기 태양발전모듈의 태양광 발전기의 일단부가 모듈 단위로 플러그 형태로 결합되어 소켓 구조의 연결 모듈을 구비할 수 있다. 연결 모듈은 상기 태양발전모듈의 파워라인을 외부 배전라인으로 연결하는 중간 인터페이스의 기능을 가질 수 있다.As shown in FIG. 9 , the photovoltaic
도10은 도9에 도시된 태양 발전 구조체가 적용되는 발전 시스템의 개략적 구성도이다.10 is a schematic configuration diagram of a power generation system to which the solar power structure shown in FIG. 9 is applied.
도10에 도시된 바와 같이, 태양광 발전 시스템(110)의 외부 광 파이버, 즉 광 파이버(10)의 선단부를 하나로 묶어서 다수 광 파이버의 단면(facet)의 집적에 의한 하나의 공통된 광입사면 또는 광입사부(11)를 형성하고, 여기에 태양광을 광입사부(11)에 수렴 시키는 광학 시스템(111)을 설치한다.As shown in Fig. 10, the external optical fiber of the
본 개시에서 특정한 실시 예에 관련하여 도시하고 설명 하였지만, 이하의 특허청구범위에 의해 제공되는 본 발명의 정신이나 분야를 벗어나지 않는 한도 내에서 본 발명이 다양하게 개량 및 변화될 수 있다는 것을 당 업계에서 통상의 지식을 가진 자는 용이하게 알 수 있음을 밝혀 두고자 한다.Although shown and described in relation to specific embodiments in the present disclosure, it is understood in the art that the present invention can be variously improved and changed without departing from the spirit or field of the present invention provided by the following claims. It is intended to be clear that those with ordinary knowledge can easily know.
Claims (20)
상기 광파이버의 크래드에 형성되는 것으로, 상기 크래드의 국부적 제거에 의해 형성되어 그 하부에 상기 코어가 노출되는 하나 또는 그 이상의 윈도우;
상기 하나 또는 그 이상의 윈도우의 바닥에 노출되는 코어의 물리적 가공에 의해 형성되는 평탄면을 가지는 하나 또는 그 이상의 안장(saddle);
상기 하나 또는 그 이상의 안장에 설치되는 것으로, 상기 코어를 진행하는 광의 일부를 흡수하여 발전을 수행하는 하나 또는 그 이상의 태양광 발전 소자(Solar power element); 그리고
상기 광 파이버의 외주면에 그 길이 방향을 따라 형성되는 것으로, 상기 하나 또는 그 이상의 태양광 발전 소자에 전기적으로 연결되는 한 쌍의 전력선;을 포함하는 섬유사형 태양광 발전기.an optical fiber comprising a core through which light travels and a clad covering the core;
one or more windows formed in the clad of the optical fiber and formed by the local removal of the clad to expose the core thereunder;
one or more saddles having a flat surface formed by physical machining of a core exposed at the bottom of the one or more windows;
One or more solar power elements installed in the one or more saddles to absorb a portion of the light traveling through the core to generate electricity; and
A fiber yarn type photovoltaic generator comprising a; a pair of power lines formed along the longitudinal direction on the outer circumferential surface of the optical fiber and electrically connected to the one or more photovoltaic power generation elements.
상기 태양광 발전 소자는 칩 형태로 제조된 것으로, 굳은 재질의 기판을 포함하는 칩형태의 솔리드 솔라 패널 또는 가요성 기판을 포함하는 플렉서블 솔라 패널에 의해 제공되는 섬유사형 태양광 발전기.According to claim 1,
The photovoltaic device is manufactured in the form of a chip, and is provided by a solid solar panel in the form of a chip including a substrate of a hard material or a flexible solar panel including a flexible substrate.
상기 태양광 발전 소자는 유기 또는 무기물 적층 구조에 의한 광전변환 구조를 가지는, 섬유사형 태양광 발전기.According to claim 1,
The photovoltaic device has a photoelectric conversion structure by an organic or inorganic material layered structure, a fiber yarn type photovoltaic generator.
상기 섬유사형 태양광 발전기의 광파이버들에 태양광을 공급하는 광학 시스템;을 구비하는, 태양광 발전 시스템.A solar cell comprising a plurality of fiber-type photovoltaic generators according to any one of claims 1, 3, or 7, and one or more supporting bases in which the plurality of fiber-type photovoltaic generators are arranged in parallel. photovoltaic module; and
An optical system for supplying sunlight to the optical fibers of the fiber-type photovoltaic generator; having, a photovoltaic system.
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