KR102366724B1 - 태양광열 하이브리드 발전 장치 - Google Patents

태양광열 하이브리드 발전 장치 Download PDF

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Abstract

태양광열 하이브리드 발전 장치는 태양광을 수광하여 전기를 생성하는 복수의 광전 변환 소자들을 포함하는 태양광 모듈, 태양광 모듈의 하부에 배치되고, 태양열에 상응하는 제1 열을 흡수하는 태양열 집열판, 태양광 모듈과 태양열 집열판 사이에 배치되고, 태양광 모듈과 태양열 집열판을 일체화시키는 접착층, 태양열 집열판의 하부에 배치되고, 태양열 집열판에 의해 흡수된 제1 열을 전달하는 제1 유체가 흐르는 제1 흡수관, 제1 흡수관을 감싸도록 배치되고, 제1 유체의 의해 전달되는 제1 열의 손실을 방지하는 단열재, 태양광 모듈의 상부에 배치되는 중공층, 중공층의 상부에 배치되는 유리판 및 제1 흡수관에 연결되고, 제1 유체에 의해 전달되는 제1 열을 저장하는 제1 축열 탱크를 포함하고, 중공층과 유리판은 온실 효과를 발생시킨다.

Description

태양광열 하이브리드 발전 장치{SOLAR-PHOTOVOLTAIC/SOLAR-THERMAL HYBRID GENERATING APPARATUS}
본 발명은 태양광열 하이브리드 발전 장치에 관한 것이다. 보다 상세하게는, 본 발명은 태양광을 이용한 전기 에너지 생산과 태양열을 이용한 열 에너지 생산을 동시에 할 수 있는 태양광열 하이브리드 발전 장치에 관한 것이다.
태양 에너지를 이용하는 방법은 광전 변환 소자로 태양광에 기초하여 전기 에너지를 생성하는 태양광 이용 기술 및 집열 장치(예를 들어, 태양열 집열판과 유체)로 태양열에 기초하여 열 에너지를 생성하는 태양열 이용 기술이 있다. 최근에는, 태양 에너지의 효율적인 활용을 위해 태양 에너지로부터 전기 에너지 및 열 에너지를 동시에 생성할 수 있는 태양광열 하이브리드 기술이 각광받고 있다. 한편, 태양열을 집열하여 열 에너지를 생성하는 과정에서 광전 변환 소자의 표면 온도가 상승할 수 있다. 광전 변환 소자의 표면 온도가 상승하게 되면, 광전 변환 소자가 전기 에너지를 생산하는 효율이 감소할 수 있고, 광전 변환 소자의 수명이 단축될 수 있다. 그에 따라, 태양열을 적절히 이용하면서 그와 동시에 광전 변환 소자의 표면 온도를 하강시킬 수단이 요구되고 있다.
본 발명의 목적은 태양광을 이용한 전기 에너지 생산과 태양열을 이용한 열 에너지 생산을 동시에 할 수 있는 태양광열 하이브리드 발전 장치를 제공하는 것이다. 다만, 본 발명의 목적은 상술한 목적으로 한정되는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위에서 다양하게 확장될 수 있을 것이다.
본 발명의 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 실시예들에 따른 태양광열 하이브리드 발전 장치는 태양광을 수광하여 전기를 생성하는 복수의 광전 변환 소자들을 포함하는 태양광 모듈, 상기 태양광 모듈의 하부에 배치되고, 태양열에 상응하는 제1 열을 흡수하는 태양열 집열판, 상기 태양광 모듈과 상기 태양열 집열판 사이에 배치되고, 상기 태양광 모듈과 상기 태양열 집열판을 일체화시키는 접착층, 상기 태양열 집열판의 하부에 배치되고, 상기 태양열 집열판에 의해 흡수된 상기 제1 열을 전달하는 제1 유체가 흐르는 제1 흡수관, 상기 제1 흡수관을 감싸도록 배치되고, 상기 제1 유체의 의해 전달되는 상기 제1 열의 손실을 방지하는 단열재, 상기 태양광 모듈의 상부에 배치되는 중공층, 상기 중공층의 상부에 배치되는 유리판 및 상기 제1 흡수관에 연결되고, 상기 제1 유체에 의해 전달되는 상기 제1 열을 저장하는 제1 축열 탱크를 포함하고, 상기 중공층과 상기 유리판은 온실 효과를 발생시킬 수 있다.
일 실시예에 의하면, 상기 태양광열 하이브리드 발전 장치는 상기 중공층의 내부에 배치되고, 상기 온실 효과에 의해 발생된 제2 열을 전달하는 제2 유체가 흐르는 제2 흡수관을 더 포함할 수 있다.
일 실시예에 의하면, 상기 제2 흡수관은 상기 제1 축열 탱크에 연결되고, 상기 제1 축열 탱크는 상기 제2 유체에 의해 전달되는 상기 제2 열을 더 저장할 수 있다.
일 실시예에 의하면, 상기 제1 및 제2 유체들은 상기 광전 변환 소자들이 광전 변환을 수행함에 따라 발생하는 제3 열을 상기 제1 축열 탱크로 전달할 수 있다.
일 실시예에 의하면, 상기 태양광열 하이브리드 발전 장치는 상기 제2 흡수관에 연결되고, 상기 제2 유체에 의해 전달되는 상기 제2 열을 저장하는 제2 축열 탱크를 더 포함할 수 있다.
일 실시예에 의하면, 상기 제1 유체는 상기 광전 변환 소자들이 광전 변환을 수행함에 따라 발생하는 제3 열을 상기 제1 축열 탱크로 전달하고, 상기 제2 유체는 상기 제3 열을 상기 제2 축열 탱크로 전달할 수 있다.
일 실시예에 의하면, 상기 태양광은 상기 제2 흡수관과 상기 제2 유체에 의해 굴절됨으로써 상기 광전 변환 소자들로 각각 가이드 될 수 있다.
일 실시예에 의하면, 상기 제2 흡수관의 단면은 상기 태양광이 상기 광전 변환 소자로 가이드 되도록 굴절시키기 위한 다각형 형상 또는 원형 형상을 가지고, 상기 제2 유체는 상기 태양광이 상기 광전 변환 소자들로 각각 가이드 되도록 하는 굴절률을 가질 수 있다.
일 실시예에 의하면, 상기 태양광 모듈의 상부에서 봤을 때 상기 제2 흡수관은 상기 광전 변환 소자들과 중첩되지 않을 수 있다.
일 실시예에 의하면, 상기 제1 축열 탱크와 상기 태양열 집열판 사이에 배치되는 펌프를 더 포함하고, 상기 펌프에 의해 상기 제1 및 제2 유체들이 중력 방향의 반대 방향으로 흐를 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따른 태양광열 하이브리드 발전 장치는 태양광 모듈과 태양열 집열판을 일체화시킴으로써, 태양광과 태양열로부터 전기 에너지 및 열 에너지를 동시에 생성할 수 있다.
또한, 상기 태양광열 하이브리드 발전 장치는 태양열에 상응하는 제1 열 뿐만 아니라 중공층과 유리판에 의해 발생된 제2 열 및 광전 변환 소자가 광전 변환을 수행함에 따라 발생된 제3 열을 더 저장함으로써, 전기 에너지 생성 효율 및 열 에너지 생성 효율을 높일 수 있다.
나아가, 상기 태양광열 하이브리드 발전 장치는 제1 열과 제3 열의 일부를 저장하는 제1 축열 탱크 및 제2 열과 제3 열의 일부를 저장하는 제2 축열 탱크를 따로 구비함으로써, 열 에너지를 더욱 효율적으로 생성하여 축열할 수 있다.
다만, 본 발명의 효과는 상술한 효과들로 한정되는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위에서 다양하게 확장될 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 실시예들에 따른 태양광열 하이브리드 발전 장치를 나타내는 도면이다.
도 2는 도 1의 I-I'라인을 따라 절단한 단면도이다.
도 3은 본 발명의 다른 실시예들에 따른 태양광열 하이브리드 발전 장치를 나타내는 도면이다.
본문에 개시되어 있는 본 발명의 실시예들에 대해서, 특정한 구조적 내지 기능적 설명들은 단지 본 발명의 실시예를 설명하기 위한 목적으로 예시된 것으로, 본 발명의 실시예들은 다양한 형태로 실시될 수 있으며 본문에 설명된 실시예들에 한정되는 것으로 해석되어서는 아니 된다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
제 1, 제 2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로 사용될 수 있다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위로부터 이탈되지 않은 채 제 1 구성요소는 제 2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제 2 구성요소도 제 1 구성요소로 명명될 수 있다.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다. 구성요소들 간의 관계를 설명하는 다른 표현들, 즉 "~사이에"와 "바로 ~사이에" 또는 "~에 이웃하는"과 "~에 직접 이웃하는" 등도 마찬가지로 해석되어야 한다.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 설시된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미이다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미인 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
이하, 첨부한 도면들을 참조하여, 본 발명의 바람직한 실시예를 보다 상세하게 설명하고자 한다. 도면상의 동일한 구성요소에 대해서는 동일한 참조부호를 사용하고 동일한 구성요소에 대해서 중복된 설명은 생략한다.
도 1은 본 발명의 실시예들에 따른 태양광열 하이브리드 발전 장치를 나타내는 도면이고, 도 2는 도 1의 I-I'라인을 따라 절단한 단면도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 태양광열 하이브리드 발전 장치(1000_1)는 태양광열 패널(PNL), 제1 축열 탱크(710) 및 제1 펌프(910)를 포함할 수 있다.
태양광열 패널(PNL)은 태양광 모듈(100), 태양열 집열판(200), 접착층(300), 제1 유체(510)가 흐르는 제1 흡수관(410), 제2 유체(530)가 흐르는 제2 흡수관(430), 단열재(600), 중공층(810) 및 유리판(830)을 포함할 수 있다. 태양광열 패널(PNL)은 지면에 수직한 제1 방향(D1)과 지면에 평행한 제2 방향(D2) 사이의 제4 방향(D4)으로 연장되며, 태양광열 패널(PNL)에는 태양광(SP) 및 태양열(ST)이 입사될 수 있다.
태양광 모듈(100)은 태양광(SP)을 수광하여 전기를 생성하는 광전 변환 소자(110)를 포함할 수 있다. 즉, 광전 변환 소자(110)는 광전 변환을 수행함으로써, 태양광(SP)에서 제공되는 광을 전기로 변환할 수 있다. 이를 위해, 광전 변환 소자(110)는 기판, 음극층, 흡수층(115)(예를 들어, p형 반도체층), 버퍼층(111), 윈도우층(113)(예를 들어, n형 반도체층), 양극층을 포함할 수 있다.
상기 기판은 유리 기판, 세라믹(ceramic) 기판, 스테인레스 스틸(stainless steel) 기판, 금속 기판, 폴리머(polymer) 기판, 폴리이미드(polyimide) 기판 등일 수 있다.
상기 음극층은 상기 기판 상에 배치될 수 있다. 상기 음극층에서 반사되는 태양광(SP)은 흡수층(115)으로 입사될 수 있으며, 이를 위해 상기 음극층은 태양광(SP)을 반사시키는 반사 전극층일 수 있다. 상기 음극층은 몰리브덴(Mo), 니켈(Ni), 구리(Cu) 등으로 형성될 수 있다.
흡수층(115)은 상기 음극층 상에 배치될 수 있다. 흡수층(115)은 p형 반도체층으로서 n형 반도체층인 윈도우층(113)과 p-n 접합을 형성할 수 있다. 따라서, 태양광(SP)이 윈도우층(113)과 흡수층(115)에 입사되면 전위차가 발생되고, 그에 의해 광전 변환 소자(110)는 광전 변환을 수행할 수 있다.
일 실시예에서, 버퍼층(111)은 흡수층(115) 상에 배치될 수 있다. 흡수층(115)과 윈도우층(113)이 p-n 접합을 형성하는 경우, 흡수층(115)과 윈도우층(113)을 각각 구성하는 물질들 간의 에너지 밴드 갭(energy band gap)의 차이가 크기 때문에, 버퍼층(111)은 흡수층(115)과 윈도우층(113)의 사이에 배치되어 흡수층(115)과 윈도우층(113)의 양호한 접합을 형성하게 할 수 있다. 다른 실시예에서, 버퍼층(111)은 선택적으로 제거될 수도 있다.
윈도우층(113)은 버퍼층(111) 상에 배치될 수 있다. 윈도우층(113)은 n형 반도체층으로서 p형 반도체층인 흡수층(115)과 p-n 접합을 형성할 수 있다. 따라서, 태양광(SP)이 윈도우층(113)과 흡수층(115)에 입사되면 전위차가 발생되고, 그에 의해 광전 변환 소자(110)는 광전 변환을 수행할 수 있다.
상기 양극층은 윈도우층(113) 상에 배치될 수 있다. 태양광(SP)은 상기 양극층을 통해 윈도우층(113)으로 입사될 수 있으며, 이를 위해 상기 양극층은 태양광(SP)을 투과시키는 투명 전극층일 수 있다. 상기 양극층은 산화아연(ZnO) 등으로 형성될 수 있다.
한편, 태양광(SP)은 유리판(830)과 중공층(810)을 거쳐 광전 변환 소자(110)로 입사하는 제1 태양광(SP_1) 및 유리판(830), 중공층(810), 제2 흡수관(430) 및 제2 유체(530)를 거쳐 광전 변환 소자(110)로 입사하는 제2 태양광(SP_2)을 포함할 수 있다. 제2 태양광(SP_2)이 광전 변환 소자(110)로 입사함으로써, 광전 변환 소자(110)는 동일한 태양광(SP) 대비 더 높은 전기 생산 효율을 가질 수 있다. 이에 대한 자세한 설명은 후술하기로 한다.
또한, 태양광 모듈(100)은 봉지재(130) 및 지지판(150)을 더 포함할 수 있다. 봉지재(130)는 광전 변환 소자(110)의 상부 및 하부에 각각 배치될 수 있다. 봉지재(130)는 태양광 모듈(100)을 환경적 요인(예를 들어, 수분이나 공기의 침투)으로부터 보호할 수 있다. 이를 위해, 봉지재(130)는 EVA(ethylene-vinyl acetate copolymer)로 이루어질 수 있다. 지지판(150)은 봉지재(130)의 하부에 배치되어, 지지판(150)의 상부에 배치되는 구성 요소들을 지지할 수 있다.
한편, 태양광열 하이브리드 발전 장치(1000_1)는 인버터를 더 포함할 수 있으며, 상기 인버터는 태양광 모듈(100)에서 생성되는 직류 전기를 생활에 사용할 수 있는 교류 전기로 변환할 수 있다.
태양열 집열판(200)은 태양광 모듈(100)의 하부에 배치될 수 있다. 태양열 집열판(200)은 태양열(ST)에 상응하는 제1 열을 흡수할 수 있다. 이를 위해, 태양열 집열판(200)은 태양광 모듈(100)의 면적과 실질적으로 동일한 면적을 갖도록 형성되거나, 또는 태양광 모듈(100)의 면적보다 더 큰 면적을 갖도록 형성될 수 있다.
접착층(300)은 태양광 모듈(100)과 태양열 집열판(200) 사이에 배치되어, 태양광 모듈(100)과 태양열 집열판(200)을 일체화시킬 수 있다. 이를 위해, 접착층(300)은 에폭시 수지(300) 등의 접착 물질을 포함할 수 있다.
태양광열 하이브리드 발전 장치(1000_1)는 접착층(300)을 통해 태양광 모듈(100)과 태양열 집열판(200)을 일체화시킴으로써, 태양광(SP)과 태양열(ST)로부터 전기 에너지 및 열 에너지를 동시에 생성할 수 있다.
제1 흡수관(410)은 태양열 집열판(200)의 하부에 배치될 수 있다. 또한, 제1 흡수관(410)은 태양광열 패널(PNL)의 외부에 마련되는 제1 축열 탱크(710)와 연결될 수 있다. 일 실시예에서, 제1 흡수관(410)은 원형 형상의 단면을 가질 수 있다. 다른 실시예에서, 제1 흡수관(410)은 상면이 개방된 반원형 형상의 단면을 가지거나 또는 상면이 개방된 역사다리꼴 형상의 단면을 가질 수도 있다.
제1 유체(510)는 제1 흡수관(410)을 통해 태양열 집열판(200)의 하부에 흐를 수 있다. 제1 유체(510)가 태양열 집열판(200)의 하부에 흐름에 따라, 제1 유체(510)는 태양열 집열판(200)에 의해 흡수된 제1 열을 제공받을 수 있다. 또한, 제1 유체(510)는 광전 변환 소자(110)가 상기 광전 변환을 수행함에 따라 발생하는 제3 열의 일부를 제공받을 수 있다. 제1 열과 제3 열의 일부를 제공받은 제1 유체(510)는 제1 축열 탱크(710)로 흐를 수 있으며, 그에 따라 제1 축열 탱크(710)는 제1 열과 제3 열의 일부를 저장할 수 있다.
제1 축열 탱크(710)는 태양광열 패널(PNL)의 외부에 마련될 수 있다. 또한, 제1 축열 탱크(710)와 태양광열 패널(PNL) 사이에는, 제1 유체(510)의 순환을 위한 제1 펌프(910)가 더 마련될 수 있다. 예를 들어, 제1 펌프(910)가 제1 유체(510)에 압력을 가함으로써, 제1 유체(510)는 중력 방향의 반대 방향(예를 들어, 제1 방향(D1) 또는 제4 방향(D4))으로 흐를 수 있다.
단열재(600)는 제1 열의 손실을 방지하기 위해 제1 흡수관(410)을 감싸도록 배치될 수 있다. 단열재(600)는 열 전도율이 충분히 낮은 물질로 구성될 수 있으며, 일 실시예에서, 단열재(600)는 유리솜(glass wool)으로 구성될 수 있다. 프레임(850)은 단열재(600)의 하부에 배치되며, 구리(Cu), 알루미늄(Al) 등으로 형성될 수 있다. 프레임(850)은 태양광열 복합 패널(PNL)의 최하부에 배치되어, 프레임(850)의 상부에 배치되는 구성 요소들을 지지할 수 있다.
중공층(810)은 태양광 모듈(100)의 상부에 배치될 수 있다. 중공층(810)은 태양광 모듈(100)과 유리판(830) 사이에 공간을 두기 위한 층일 수 있으며, 대략 1cm 의 두께를 가질 수 있다. 유리판(830)은 중공층(810)의 상부에 배치될 수 있다. 유리판(830)은 태양광열 패널(PNL)의 최상부에 배치되어, 프레임(850)과 함께 태양광열 패널(PNL)을 마감할 수 있다. 또한, 중공층(810)과 유리판(830)은 태양광(SP)과 태양열(ST)을 태양광 모듈(100) 과 태양열 집열판(200)에 각각 전달하기 위하여 투명한 소재로 제조될 수 있다.
한편, 중공층(810)과 유리판(830)에 의해 온실 효과가 발생할 수 있다. 즉, 중공층(810)과 유리판(830)에 의해 태양광열 패널(PNL) 내부에서 온실 효과가 발생할 수 있다. 그리고 상기 온실 효과에 의해, 태양광열 패널(PNL)에서는 제2 열이 발생될 수 있다.
제2 흡수관(430)은 중공층(810)의 내부에 배치될 수 있다. 또한, 제2 흡수관(430)은 태양광열 패널(PNL)의 외부에 마련되는 제1 축열 탱크(710)와 연결될 수 있다.
제2 유체(530)는 제2 흡수관(430)을 통해 흐를 수 있다. 제2 유체(530)가 중공층(810)의 내부에 흐름에 따라, 제2 유체(530)는 상기 온실 효과에 의해 발생된 제2 열을 제공받을 수 있다. 또한, 제2 유체(530)가 태양광 모듈(100)의 상부에 흐름에 따라, 제2 유체(530)는 제3 열의 일부를 제공받을 수 있다. 제2 열과 제3 열의 일부를 제공받은 제2 유체(530)는 제1 축열 탱크(710)로 흐를 수 있으며, 그에 따라 제1 축열 탱크(710)는 제2 열과 제3 열의 일부를 저장할 수 있다.
일 실시예에서, 제1 유체(510)와 제2 유체(530)는 제1 축열 탱크(710)의 내부에서 혼합될 수 있다. 이를 위해, 제1 흡수관(410)과 제2 흡수관(430)은 태양광열 패널(PNL)의 외부에서 연결될 수 있다. 예를 들어, 도 1에 도시된 바와 같이, 제1 흡수관(410)과 제2 흡수관(430)은 제1 펌프(910)와 태양광열 패널(PNL) 사이에서 분리된 후, 태양광열 패널(PNL)과 제1 축열 탱크(710) 사이에서 연결될 수 있다. 그에 따라, 제1 유체(510)와 제2 유체(530)는 실질적으로 동일한 유체일 수 있다.
한편, 제2 흡수관(430)과 제2 유체(530)에 의하여, 유리판(830)을 통과한 태양광(SP)이 굴절될 수 있다. 이를 이용하여, 태양광(SP)은 제2 흡수관(430)과 제2 유체(530)에 의해 광전 변환 소자(110)로 가이드 될 수 있다.
구체적으로, 태양광(SP)은 광전 변환 소자(110)로 향하는 제1 태양광(SP_1)과 광전 변환 소자(110)로 향하지 않는 제2 태양광(SP_2)을 포함할 수 있다. 제1 태양광(SP_1)은 유리판(830) 및 중공층(810)을 통과하여 광전 변환 소자(110)로 입사할 수 있다. 또한, 제2 태양광(SP_2)은 제2 흡수관(430)과 제2 유체(530)에 의해 굴절됨으로써, 광전 변환 소자(110)로 입사할 수 있다. 이를 위해, 태양광 모듈(100)의 상부에서 봤을 때 제2 흡수관(430)은 광전 변환 소자(110)와 중첩되지 않도록 배치되어 원형 형상 또는 저면이 개방된 다각형 형상(예를 들어, 사다리꼴)을 가질 수 있고, 제2 유체(530)는 제2 흡수관(430)의 단면 형상등을 고려하여 제2 태양광(SP_2)을 광전 변환 소자(110)로 입사시키는 적절한 굴절률을 갖는 유체로 선택될 수 있다.
이와 같이, 태양광열 하이브리드 발전 장치(1000_1)는 제2 유체(530)가 중공층(810)과 유리판(830)에 의해 발생된 제2 열을 제1 축열 탱크(710)에 전달함으로써, 제1 축열 탱크(710)에 저장되는 열을 증가시킬 수 있다. 또한, 제1 및 제2 유체들(510, 530)은 제3 열을 제1 축열 탱크(710)에 전달함으로써, 제1 축열 탱크(710)에 저장되는 열을 더 증가시킬 수 있고, 광전 변환 소자(110)의 표면 온도를 감소시켜 광전 변환 소자(110)의 광전 변환 효율을 증가시킬 수 있다.
도 3은 본 발명의 다른 실시예들에 따른 태양광열 하이브리드 발전 장치를 나타내는 도면이다.
도 2 및 도 3을 참조하면, 태양광열 하이브리드 발전 장치(1000_2)는 태양광열 패널(PNL), 제1 유체(510), 제2 유체(530), 제1 축열 탱크(710), 제1 펌프(910), 제2 축열 탱크(730) 및 제2 펌프(930)를 포함할 수 있다. 다만, 태양광열 하이브리드 발전 장치(1000_2)는 제2 축열 탱크(730) 및 제2 펌프(930)를 제외하고는, 도 1 및 도 2를 참조하여 설명한 태양광열 하이브리드 발전 장치(1000_1)와 실질적으로 동일하므로, 이하에서는 제2 축열 탱크(730) 및 제2 펌프(930)에 대하여 자세히 설명하기로 한다.
제2 축열 탱크(730)는 태양광열 패널(PNL)의 외부에 마련될 수 있다. 제2 유체(530)는 제2 축열 탱크(730)와 태양광열 패널(PNL)을 순환하며, 태양열(ST)에 상응하는 제1 열 및 중공층(810)과 유리판(830)에 의해 발생된 제2 열을 제공받을 수 있다. 즉, 제2 축열 탱크(730)는 제2 유체(530)가 전달하는 제1 열 및 제2 열을 저장할 수 있다. 또한, 제2 축열 탱크(730)와 태양광열 패널(PNL) 사이에는, 제2 유체(530)의 순환을 위한 제2 펌프(930)가 더 마련될 수 있다.
즉, 태양광열 하이브리드 발전 장치(1000_2)는 제1 유체(510)가 흐르는 제1 축열 탱크(710)와 제2 유체(530)가 흐르는 제2 축열 탱크(730)를 따로 구비할 수 있다. 그에 따라, 제3 열의 일부와 제1 열은 제1 유체(510)에 의해 제1 축열 탱크(710)에 저장되고, 제3 열의 다른 일부와 제2 열은 제2 유체(530)에 의해 제2 축열 탱크(730)에 저장될 수 있다. 태양광열 하이브리드 발전 장치(1000_2)는 제2 축열 탱크(730)를 더 포함함으로써, 열 에너지를 더욱 효율적으로 생성할 수 있다.
상술한 바에서는, 본 발명의 예시적인 실시예들을 참조하여 설명하였지만, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 하기의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 것이다.
본 발명은 효율적인 신재생 에너지 생산 기술에 광범위하게 적용될 수 있다. 한편, 이상에서는 본 발명의 예시적인 실시예들을 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
1000_1, 1000_2 : 태양광열 하이브리드 발전 장치
PNL : 태양광열 패널 SP : 태양광
ST : 태양열 100 : 태양광 모듈
200 : 태양열 집열판 300 : 접착층
410 : 제1 흡수관 430 : 제2 흡수관
510 : 제1 유체 530 : 제2 유체
600 : 단열재 710 : 제1 축열 탱크
730 : 제2 축열 탱크 810 : 중공층
830 : 유리판

Claims (10)

  1. 태양광을 수광하여 전기를 생성하는 복수의 광전 변환 소자들을 포함하는 태양광 모듈;
    상기 태양광 모듈의 하부에 배치되고, 태양열에 상응하는 제1 열을 흡수하는 태양열 집열판;
    상기 태양광 모듈과 상기 태양열 집열판 사이에 배치되고, 상기 태양광 모듈과 상기 태양열 집열판을 일체화시키는 접착층;
    상기 태양열 집열판의 하부에 배치되고, 상기 태양열 집열판에 의해 흡수된 상기 제1 열을 전달하는 제1 유체가 흐르는 제1 흡수관;
    상기 제1 흡수관을 감싸도록 배치되고, 상기 제1 유체의 의해 전달되는 상기 제1 열의 손실을 방지하는 단열재;
    상기 태양광 모듈의 상부에 배치되는 중공층;
    상기 중공층의 상부에 배치되는 유리판; 및
    상기 제1 흡수관에 연결되고, 상기 제1 유체에 의해 전달되는 상기 제1 열을 저장하는 제1 축열 탱크를 포함하고,
    상기 중공층과 상기 유리판은 온실 효과를 발생시키며,
    상기 중공층의 내부에 배치되고, 상기 온실 효과에 의해 발생된 제2 열을 전달하는 제2 유체가 흐르는 제2 흡수관을 더 포함하며,
    상기 태양광 모듈의 상부에서 봤을 때, 상기 제1 흡수관은 상기 광전 변환 소자들과 중첩하고, 상기 제2 흡수관은 상기 광전 변환 소자들 및 상기 제1 흡수관과 중첩하지 않으며,
    상기 태양광은 상기 제2 흡수관과 상기 제2 유체에 의해 굴절됨으로써 상기 광전 변환 소자들로 각각 가이드 되고,
    상기 제1 유체 및 상기 제2 유체는 상기 광전 변환 소자들이 광전 변환을 수행함에 따라 발생하는 제3 열을 더 전달하는 것을 특징으로 하는 태양광열 하이브리드 발전 장치.
  2. 삭제
  3. 제1 항에 있어서, 상기 제2 흡수관은 상기 제1 축열 탱크에 연결되고, 상기 제1 축열 탱크는 상기 제2 유체에 의해 전달되는 상기 제2 열을 더 저장하는 것을 특징으로 하는 태양광열 하이브리드 발전 장치.
  4. 제3 항에 있어서, 상기 제1 및 제2 유체들은 상기 광전 변환 소자들이 광전 변환을 수행함에 따라 발생하는 제3 열을 상기 제1 축열 탱크로 전달하는 것을 특징으로 하는 태양광열 하이브리드 발전 장치.
  5. 제1 항에 있어서,
    상기 제2 흡수관에 연결되고, 상기 제2 유체에 의해 전달되는 상기 제2 열을 저장하는 제2 축열 탱크를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 태양광열 하이브리드 발전 장치.
  6. 제5 항에 있어서, 상기 제1 유체는 상기 광전 변환 소자들이 광전 변환을 수행함에 따라 발생하는 제3 열을 상기 제1 축열 탱크로 전달하고, 상기 제2 유체는 상기 제3 열을 상기 제2 축열 탱크로 전달하는 것을 특징으로 하는 태양광열 하이브리드 발전 장치.
  7. 삭제
  8. 제1 항에 있어서, 상기 제2 흡수관의 단면은 상기 태양광이 상기 광전 변환 소자로 가이드 되도록 굴절시키기 위한 다각형 형상 또는 원형 형상을 가지고,
    상기 제2 유체는 상기 태양광이 상기 광전 변환 소자들로 각각 가이드 되도록 하는 굴절률을 갖는 것을 특징으로 하는 태양광열 하이브리드 발전 장치.
  9. 삭제
  10. 제1 항에 있어서, 상기 제1 축열 탱크와 상기 태양열 집열판 사이에 배치되는 펌프를 더 포함하고,
    상기 펌프에 의해 상기 제1 및 제2 유체들이 중력 방향의 반대 방향으로 흐르는 것을 특징으로 하는 태양광열 하이브리드 발전 장치.
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