KR102318676B1 - 음영해소를 위한 태양전지모듈 구조 - Google Patents

음영해소를 위한 태양전지모듈 구조 Download PDF

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Abstract

본 발명은 음영해소(무음영)를 위한 태양전지모듈 구조에 관한 것으로서, 특히 간단한 구조에 의해 태양전지모듈 주변 및 태양전지 셀 사이의 공간으로 통과되는 햇빛을 확산시켜 음영을 해소하여 농작물의 효과적으로 재배할 수 있는 음영해소(무음영)를 위한 태양전지모듈 구조에 관한 것으로서, 복수개의 태양전지 셀이 배치되는 태양전지 패널과; 상기 태양전지 패널의 테두리부를 감싼상태로 고정하고, 하부의 전측 및 후측에 각각 내측으로 개방된 가이드홈이 형성된 레일부가 구비된 프레임과; 상기 레일부의 일측 및 타측에 각각 삽입된 상태로 인출되어 상기 태양전지 패널의 주변으로 입사되는 광을 확산시키는 확산판부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

음영해소를 위한 태양전지모듈 구조{Structure of solar cell module for shading relief}
본 발명은 음영해소(무음영)를 위한 태양전지모듈 구조에 관한 것으로서, 특히 간단한 구조에 의해 태양전지모듈 주변 및 태양전지 셀 사이의 공간으로 통과되는 햇빛을 확산시켜 음영을 해소하여 농작물의 효과적으로 재배할 수 있는 음영해소(무음영)를 위한 태양전지모듈 구조에 관한 것이다.
환경문제와 에너지 고갈에 대한 우려로 태양전지에 대한 연구의 결과 상용화가 많이 이루어졌다. 태양전지는 반도체의 성질을 이용하여 태양빛을 전기 에너지로 변환시키는 것으로 빛을 흡수하여 전자와 정공을 생성함으로써 광 에너지를 전기에너지로 변환하는 것이다.
태양전지를 이용한 태양광발전을 하기 위해서는 태양전지를 설치하기 위한 넓은 공간이 필요하다. 따라서 건물의 옥상에 많이 설치가 되는데 최근에는 양지 바른 산에 태양전지를 설치하는 곳이 많이 생겼다. 그런데 산에 설치를 할 경우에는 심겨진 나무를 베어야 되기 때문에 적지 않은 산림의 훼손이 동반되는 문제가 발생한다.
이러한 설치 공간의 확보를 해결하고자 최근에는 농작물이 심겨지는 농지를 이용하여 태양전지를 설치하여 농작물의 경작과 동시에 전력을 생산하여 잉여 전력을 이용하여 부가적인 소득을 창출하는 방안이 제시되었다.
이러한 농지와 병행한 태양광발전을 영농형 태양광발전 시스템 혹은 솔라 셰어링(Solar Sharing)이라고 한다.
영농형 태양광발전시스템은 도 1과 같이 태양전지모듈(120)에 의해 음영이 발생하는 것을 방지하기 위해 보통 앞과 뒤의 태양전지 모듈 간의 간격은 지면으로부터 태양전지 어레이의 높이, 즉 지주(110)의 높이에 2배~3배 간격으로 설치된다.
그럼에도 불구하고, 도 1과 같이 태양의 방위각에 따라, 태양전지 모듈의 간의 간섭이 발생하여 태양전지 모듈의 일부분에 부분 음영이 생기는 것은 물론 농지 등의 지면에 부분 음영(130)이 발생하여 농작물이 원활히 생육하지 못하는 문제가 있다.
한편, 태양전지 모듈의 일부분에 의해 부분 음영이 생기는 것을 최대한 방지하기 위한 영농형 태양광 발전시스템이 특허문헌 0001 내지 0002로 제안된 바 있다.
특허문헌 0001은 농지 상에 다수의 수직프레임을 일정 간격으로 직립고정하고, 다수의 수평프레임을 클램프와 같은 고정수단으로 상기 수직프레임 서로 간을 견고하게 연결하여, 프레임의 하부에는 농작물이 경작될 수 있는 공간이 마련되게 하고 상부에는 태양광패널을 고정결합하되, 태양광패널은 가로방향 대비 세로방향 길이가 더 긴 형태가 되게 하여 좌우로 이격되게 배열하며 전후로 위치하는 태양광패널 서로 간에는 엇갈리는 위치에 배열하여 전체적으로 지그재그 형태가 되게 결합함으로서, 태양광패널에 의한 농작물의 음영 지속부분 발생의 억제할 수 있는 영농형 태양광발전 시스템에 관한 것이다.
특허문헌 0002는 농작물 재배와 태양광 발전이 동시에 가능하도록 하되, 태양광의 입사각도에 따라 태양광 모듈의 설치각도(피치각도)를 적절하게 조절하여 태양광 발전 효율성을 극대화하고, 태양 전지판 위에서 흘러내리는 빗물(우수)을 모아서 농업용수, 공업용수, 식수 등으로 활용할 수 있는 각도조절 가능한 영농형 태양광 발전시스템 및 그 영농형 태양광 발전 시스템의 운전방법에 관한 것이다.
특허문헌 0001 및 0002의 영농형 태양광 발전시스템은 태양광패널을 엇갈리게 배치하거나 태양광패널의 설치각도를 조절하여 음영 부분을 일부 해소할 수 있으나 완전 음영이 해소되지 않는 부분이 존재하거나 별도로 태양광패널의 설치각도를 조절하기 위해 별도의 전원 및 제어장치가 필요로 하는 문제가 있다.
KR 10-2020-0120101 A (2020.10.21) KR 10-2020-0100424 A (2020.08.26)
이와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위한 본 발명은 간단한 구조에 의해 태양전지모듈 주변 및 태양전지 셀 사이의 공간으로 통과되는 햇빛을 확산시켜 음영을 해소하여 농작물의 효과적으로 재배할 수 있는 음영해소를 위한 태양전지모듈 구조를 제공함에 그 목적이 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은,
복수개의 태양전지 셀이 배치되는 태양전지 패널과;
상기 태양전지 패널의 테두리부를 감싼상태로 고정하고, 하부의 전측 및 후측에 각각 내측으로 개방된 가이드홈이 형성된 레일부가 구비된 프레임과;
상기 레일부의 일측 및 타측에 각각 삽입된 상태로 인출되어 상기 태양전지 패널의 주변으로 입사되는 광을 확산시키는 확산판부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 음영해소를 위한 태양전지모듈 구조를 제공한다.
상기 태양전지 패널에는 상기 태양전지 셀 사이의 간격이 10~80mm로 형성된 공간이 구비되는 것이 좋다.
상기 확산판부는 투명판부와, 상기 투명판의 하측에 요철이 형성된 요철부를 포함하는 것이 바람직하다.
상기 확산판부는 상기 레일부의 일측에 삽입된 상태로 인출되는 일측 확산판부와, 상기 레일부의 타측에 삽입된 상태로 인출되는 타측 확산판부로 이루어질 수 있다.
상기 태양전지 패널의 하부에는 구동모터에 의해 회전하는 피니언이 설치되고, 상기 일측 확산판부의 타단부에는 상기 피니언의 후측에 치합되는 일측 랙부가 형성되고, 상기 타측 확산판부의 일단부에는 상기 피니언의 전측에 치합되는 타측 랙부가 형성되는 것이 바람직하다.
특히, 태양의 방위각을 검출하는 방위각검출부와, 상기 방위각검출부에 따라 상기 구동모터를 제어하여 상기 일측 확산판부 및 타측 확산판부의 인입 또는 인출정도를 제어하는 제어부를 포함할 수 있다.
본 발명의 음영해소를 위한 태양전지모듈 구조는 프레임의 하부에 좌우방향으로 인출되는 광확산판에 의해 태양전지모듈 주변의 햇빛을 태양전지모듈의 하측에 형성된 음영으로 확산시킴으로서, 음영을 해소시켜 농작물을 효과적으로 재배할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 종래의 영농형 태양광발전 시스템을 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 2는 본 발명의 음영해소를 위한 태양전지모듈 구조가 설치된 상태를 개략적으로 나타내는 도면이고,
도 3은 태양전지모듈 구조의 평면상태를 개략적으로 나타내는 평면도이고,
도 4는 태양전지모듈 구조의 정면상태를 개략적으로 나타내는 정면도이며,
도 5는 태양전지모듈 구조의 측면상태를 개략적으로 나타내는 측면도이다.
도 6은 확산판부의 종단면 상태를 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 7 태양전지패널의 저면상태를 개략적으로 나타내는 저면도이고,
도 8은 확산판이 인출된 태양전지패널의 저면상태를 개략적으로 나타내는 도면이며,
도 9는 확산판의 인출을 제어하기 위한 구성을 개략적으로 나타내는 블럭도이다.
이하, 본 발명의 음영해소를 위한 태양전지모듈 구조의 실시예를 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같고, 본 발명의 권리범위는 하기의 실시예에 한정되는 것은 아니다.
도 2는 본 발명의 음영해소를 위한 태양전지모듈 구조가 설치된 상태를 개략적으로 나타내는 도면이고, 도 3은 태양전지모듈 구조의 평면상태를 개략적으로 나타내는 평면도이고, 도 4는 태양전지모듈 구조의 정면상태를 개략적으로 나타내는 정면도이며, 도 5는 태양전지모듈 구조의 측면상태를 개략적으로 나타내는 측면도이다.
본 발명의 음영해소를 위한 태양전지모듈 구조는 도 2 내지 5와 같이, 크게 태양전지 패널(40), 프레임(50) 및 확산판부(60)를 포함하여 이루어진다.
상기 태양전지 패널(40)은 지면에 지주(30)에 의해 고정설치되고, 내부에는 복수개의 태양전지 셀이 배치된다. 이때 복수개의 태양전지 셀을 구성하는 태양전지 셀 사이의 간격(410)은 도 2 및 도 3과 같이 10 내지 80mm로 이루어지는 것이 좋다. 태양전지 셀 사이의 공간(410)으로 입사한 햇빛은 태양전지 패널(40)의 하측에 형성된 음영으로 투과되어 음영을 완화할 수 있다. 이때 상기 태양전지 셀 사이의 간격이 10mm 미만으로 이루어진 경우 태양전지 셀 사이의 공간으로 투과되는 햇빛의 광량이 적어 태양전지모듈의 하측에 형성된 음영을 효과적으로 완화시키지 못하고, 80mm 초과로 형성될 경우 음영을 효과적으로 완화시킬 수 있으나 태양전지모듈의 면적대비 발전효율이 좋지 못하는 문제가 있다.
다음으로 상기 프레임(50)은 도 4 및 도 5와 같이 상기 태양전지 패널(40)의 테두리부를 감싼 상태로 고정되고, 하부의 전측 및 후측에 각각 내측으로 개방된 가이드홈이 형성된 레일부(510)가 구비된다.
상기 확산판부(60)는 상기 태양전지 패널(40) 주변으로 입사된 광을 상기 태양전지 패널(40)의 하측으로 확산시켜 상기 태양전지 패널(40)의 하측에 형성된 음영을 해소하기 위한 것이다.
상기 확산판부(60)는 상기 레일부(510)의 일측 및 타측에 각각 삽입된 상태로 인출되어, 상기 태양전지 패널(40)의 주변으로 입사되는 광을 확산시킨다.
도 6은 확산판부(60)부의 종단면 상태를 개략적으로 나타내는 도면이다.
특히 상기 확산판부(60)는 도 6과 같이 투명판부(610)와, 상기 투명판부(610)의 하측에 요철이 형성된 요철부(630)를 포함하여 이루어지는 것이 좋다. 상기 투명판부(610)는 글래스, 아크릴 등의 투명재질의 합성수지 판 등으로 이루어질 수 있다. 상기 요철부(630)는 상기 투명판부(610)의 하부면에 절삭, 식각 등의 방법으로 일체로 형성될 수 있다. 또한 상기 요철부(630)는 별도의 하부면에 요철부(630)가 형성된 투명필름으로 이루어지고 상기 투명판부(610)의 하부면에 접착될 수도 있다.
도 7 태양전지 패널의 저면상태를 개략적으로 나타내는 저면도이고, 도 8은 확산판부이 인출된 태양전지 패널의 저면상태를 개략적으로 나타내는 도면이며, 도 9는 확산판부의 인출을 제어하기 위한 구성을 개략적으로 나타내는 블럭도이다.
상기 확산판부(60)는 도 7과 같이 상기 레일부(510)의 일측에 삽입된 상태로 인출되는 일측 확산판부(60a)와, 상기 레일부(510)의 타측에 삽입된 상태로 인출되는 타측 확산판부(60b)로 이루어질 수 있다.
그리고, 상기 태양전지 패널(40)의 하부에는 도 7과 같이 구동모터에 의해 회전하는 피니언(70)이 설치되고, 상기 일측 확산판부(60a)의 타단부에는 상기 피니언(70)의 후측에 치합되는 일측 랙부(610a)가 형성되고, 상기 타측 확산판부(60b)의 일단부에는 상기 피니언(70)의 전측에 치합되는 타측 랙부(610b)가 형성된다.
또한, 도 8과 같이 태양의 방위각을 검출하는 방위각검출부와, 상기 방위각검출부에 따라 상기 구동모터를 제어하여 상기 일측 확산판부(60a) 및 타측 확산판부(60b)의 인입 또는 인출정도를 제어하는 제어부가 포함된다.
상기 제어부는 상기 방위각검출부에 의해 방위각을 검출한 후 미리 설정된 방위각에 따른 상기 일측 확산판부(60a) 및 상기 타측 확산판부(60b)의 인출값에 따라 상기 구동모터를 제어하여 상기 일측 확산판부(60a) 및 상기 타측 확산판부(60b)를 도 8과 같이 인출시킨다. 상기 구동모터가 회전되면 상기 피니언이(70)이 시계방향으로 회전되고, 상기 피니언(80)의 전후에 치합되는 일측 랙부(610a) 및 타측 랙부(610b)가 동시에 외측으로 직선운동함으로서 상기 일측 확산판부(60a) 및 상기 타측 확산판부(60b)는 인출된다.
이에 상기 일측 확산판부(60a) 및 상기 타측 확산판부(60b)에 의해 태양전지모듈 주변의 햇빛을 태양전지 모듈의 하측에 형성된 음영으로 확산시킴으로서, 음영을 해소시켜 농작물을 효과적으로 재배할 수 있다.
40: 태양전지 패널,
50: 프레임,
510: 레일부,
60: 확산판부

Claims (6)

  1. 복수개의 태양전지 셀이 배치되는 태양전지 패널과;
    상기 태양전지 패널의 테두리부를 감싼상태로 고정하고, 하부의 전측 및 후측에 각각 내측으로 개방된 가이드홈이 형성된 레일부가 구비된 프레임과;
    상기 레일부의 일측 및 타측에 각각 삽입된 상태로 인출되어 상기 태양전지 패널의 주변으로 입사되는 광을 확산시키는 확산판부;를 포함하고,
    상기 확산판부는 상기 레일부의 일측에 삽입된 상태로 인출되는 일측 확산판부와, 상기 레일부의 타측에 삽입된 상태로 인출되는 타측 확산판부로 이루어지고,
    상기 태양전지 패널의 하부에는 구동모터에 의해 회전하는 피니언이 설치되고,
    상기 일측 확산판부의 타단부에는 상기 피니언의 후측에 치합되는 일측 랙부가 형성되고, 상기 타측 확산판부의 일단부에는 상기 피니언의 전측에 치합되는 타측 랙부가 형성되는 것을 특징으로 하는 음영해소를 위한 태양전지모듈 구조.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 태양전지 패널에는 상기 태양전지 셀 사이의 간격이 10~80mm로 형성된 공간이 구비되는 것을 특징으로 하는 음영해소를 위한 태양전지모듈 구조.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 일측 확산판부 및 상기 타측 확산판부는 투명판부와, 상기 투명판의 하측에 요철이 형성된 요철부를 포함하는 것을 특징으로 하는 음영해소를 위한 태양전지모듈 구조
  4. 제1항에 있어서,
    태양의 방위각을 검출하는 방위각검출부와, 상기 방위각검출부에 따라 상기 구동모터를 제어하여 상기 일측 확산판부 및 타측 확산판부의 인입 또는 인출정도를 제어하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 음영해소를 위한 태양전지모듈 구조.
  5. 삭제
  6. 삭제
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