KR102497234B1 - 도광커버가 구비된 돔형 태양광발전모듈 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 태양광을 흡수하여 전기에너지로 변환하는 돔형 태양광발전모듈에 관한 것으로서, 돔형상의 돔형기판(110)과; 상기 돔형기판(110)의 표면에 실장되며 태양광을 전기에너지로 변환하는 복수개의 구형셀(120)과; 상기 돔형기판(110)의 곡률에 대응되는 곡률을 갖도록 구비되며, 복수개의 구형셀(120)을 덮도록 상기 돔형기판(110)의 상부에 결합되어 입사되는 태양광을 전면적으로 확산시켜 복수개의 구형셀(120) 전체에 태양광이 입사되게 하는 도광커버(130)를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

도광커버가 구비된 돔형 태양광발전모듈{Dome-shaped photovoltaic module with light guide cover}
본 발명은 태양광발전모듈에 관한 것으로서, 보다 자세히는 돔형상으로 도광커버가 결합되어, 태양광발전모듈 전 영역에 걸쳐 집광효율이 일정하게 유지될 수 있는 도광커버가 구비된 돔형 태양광발전모듈에 관한 것이다.
태양광발전은 공해가 없는 무한한 태양빛을 전기에너지로 전환하는 것으로서 화석연료의 고갈과 환경오염 등에 대한 유용한 대체에너지원으로서 그 효용성이 날로 커지고 있다.
도 1은 종래 태양광발전장치(10)의 일례를 도시한 예시도이다. 도시된 바와 같이 종래 태양광발전장치(10)는 태양광을 흡수하여 전기에너지로 변환하는 복수개의 태양광판넬(11a)이 구비된 결정형 태양광모듈(11)과, 결정형 태양광모듈(11)을 지면에 대해 일정각도(θ)로 지지하는 지지프레임(13)을 포함한다.
이러한 종래 태양광발전장치(10)는 결정형 태양광모듈(11)이 평판형태로 구비되어 태양광(L)의 입사각도(θ)에 따라 집광효율의 차이가 발생된다.
그러나, 종래 태양광발전장치(10)는 지면에 대한 태양광모듈(11)의 경사각도(θ)가 고정되어 있으므로 지구의 자전과 공전에 의해 발생되는 태양의 고도변화 및 방위각 변화에 대응을 하지 못하는 한계가 있다. 이에 의해 태양광발전효율이 시간 및 계절에 따라 큰 차이가 발생되는 문제가 있다.
본 발명의 목적은 상술한 문제를 해결하기 위한 것으로, 태양광발전모듈 전 영역에 걸쳐 태양광발전효율이 일정하게 유지될 수 있는 돔형 태양광발전모듈을 제공하는 것이다.
본 발명의 상기 목적과 여러 가지 장점은 이 기술분야에 숙련된 사람들에 의해 본 발명의 바람직한 실시예로부터 더욱 명확하게 될 것이다.
본 발명의 목적은 태양광을 흡수하여 전기에너지로 변환하는 돔형 태양광발전모듈에 의해 달성될 수 있다. 본 발명의 돔형 태양광발전모듈은, 돔형상의 돔형기판(110)과; 상기 돔형기판(110)의 표면에 실장되며 태양광을 전기에너지로 변환하는 복수개의 태양광발전셀과; 상기 돔형기판(110)의 곡률에 대응되는 곡률을 갖도록 구비되며, 복수개의 태양광발전셀을 덮도록 상기 돔형기판(110)의 상부에 결합되어 입사되는 태양광을 전면적으로 확산시켜 복수개의 태양광발전셀 전체에 태양광이 입사되게 하는 도광커버(130)를 포함하는 것을 특징으로 한다.
일 실시예에 따르면, 상기 태양광발전셀은 구형의 구형셀(120)로 구비될 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 도광커버(130)의 하부에는 상기 복수개의 구형셀(120) 각각이 독립적으로 수용되는 셀수용홈(131)이 구형셀(120)의 위치에 대응되게 함몰 형성된다.
일 실시예에 따르면, 상기 도광커버(130)의 하부에는 상기 복수개의 구형셀(120)이 함께 수용되는 셀수용홈(131a,131b)가 동심원상 또는 방사상으로 형성될 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 구형셀(120)은, P형 실리콘 소재의 구 형상의 실리콘볼(121)과; 상기 실리콘볼(121)의 외부에 구비되는 페시베이션층(123); 상기 페시베이션층(123)의 외부에 구비된 반사방지막층(125)을 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 돔형 태양광발전모듈은 돔형태로 기판이 형성되고, 판면에 실리콘볼 형상의 구형셀이 실장되고, 광을 확산시키는 도광커버가 결합된다.
태양광의 입사방향에 상관없이 도광커버는 광을 전 영역으로 확산시켜 모든 구형셀로 태양광이 전달되게 한다. 이에 태양광발전모듈 전 영역에 걸쳐 태양광발전효율을 일정하게 유지할 수 있는 장점이 있다.
도 1은 종래 태양광발전장치의 구성을 개략적으로 도시한 예시도,
도 2는 본 발명에 따른 돔형 태양광발전모듈의 구성을 도시한 사시도,
도 3은 본 발명에 따른 돔형 태양광발전모듈의 구성을 분해하여 도시한 분해도,
도 4는 본 발명에 따른 돔형 태양광발전모듈의 구형셀의 구성을 도시한 사시도,
도 5는 구형셀의 단면구성을 도시한 단면도,
도 6은 본 발명에 따른 돔형 태양광발전모듈의 평면구성을 도시한 평면도,
도 7은 본 발명에 따른 돔형 태양광발전모듈의 도광커버의 광확산 과정을 도시한 단면예시도이다.
본 발명을 충분히 이해하기 위해서 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부 도면을 참조하여 설명한다. 본 발명의 실시예는 여러 가지 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 상세히 설명하는 실시예로 한정되는 것으로 해석되어서는 안 된다. 본 실시예는 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공되어 지는 것이다. 따라서 도면에서의 요소의 형상 등은 보다 명확한 설명을 강조하기 위해서 과장되어 표현될 수 있다. 각 도면에서 동일한 부재는 동일한 참조부호로 도시한 경우가 있음을 유의하여야 한다. 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 기술은 생략된다.
도 2는 본 발명에 따른 돔형 태양광발전모듈(100)의 외부 구성을 도시한 사시도이고, 도 3은 돔형 태양광발전모듈(100)의 결합관계를 도시한 분해단면도이다.
도시된 바와 같이 본 발명에 따른 돔형 태양광발전모듈(100)은 돔 형태의 돔형기판(110)과, 돔형기판(110)에 실장되며 태양광을 흡수하여 전기에너지로 변환하는 복수개의 구형셀(120)과, 구형셀(120)의 상부를 덮도록 돔형기판(110)에 결합되어 태양광을 전 영역으로 확산시키는 도광커버(130)를 포함한다.
본 발명의 돔형 태양광발전모듈(100)은 상부를 향해 볼록하게 구비된 돔형태로 형성되며, 도광커버(130)가 계절에 따라 다양한 입사각도로 입사되는 태양광(L)을 전영역으로 확산시켜 복수개의 구형셀(120)에 태양광이 전달되게 하여 태양광발전모듈 전 영역에 걸쳐 일정한 태양광발전효율이 유지될 수 있는 장점이 있다.
돔형기판(110)은 복수개의 구형셀(120)을 지지한다. 돔형기판(110)은 복수개의 구형셀(120)을 통해 생성된 전기에너지가 AC/DC 컨버터(미도시)를 거쳐 배터리(미도시)에 충전되게 한다.
본 발명의 돔형기판(110)은 도 3에 도시된 바와 같이 곡률을 갖는 반구형상 또는 돔형상으로 형성된다. 돔형기판(110)의 판면에는 복수개의 구형셀(120)이 실장되는 회로가 직렬 또는 병렬로 구비된다.
돔형기판(110)은 돔형태로 형성되므로 태양광의 방위각과 고도에 상관없이 항상 태양광이 돔형기판(110)에 수직하게 입사될 수 있는 장점이 있다.
구형셀(120)은 돔형기판(110)의 표면에 복수개가 실장되어 태양광을 흡수하여 전기에너지를 생성한다. 도 4는 구형셀(120)의 외부구성을 도시한 사시도이고, 도 5는 구형셀(120)의 단면구성을 도시한 단면도이다.
본 발명의 돔형 태양광발전모듈(100)은 태양광발전에 구형태의 구형셀(120)을 사용한다. 구형셀(120)은 P형 실리콘 소재의 실리콘볼(121)과, 실리콘볼(121)의 외부에 구비되는 페시베이션층(123)과, 반사방지막층(125)이 각각 구비된다.
실리콘볼(121)의 표면에는 N형의 확산층이 형성되고, 확산층이 태양광에 의하여 에너지를 수용하고, 이에 따라 여기 되는 전자가 이동한다. 이로 인해 전류가 생성된다.
패시베이션층(123)은 산화 실리콘, 유전체 또는 금속산화물등으로 형성되며 태양광의 흡수 효율을 향상시킨다.
구형셀(120)은 이외에도 공지된 다양한 형태의 실리콘 파티클로 구현될 수 있다.
복수개의 구형셀(120)은 돔형기판(110)의 표면에 직렬 또는 병렬 형태로 다양하게 배치된다. 구형셀(120)은 도 4의 (a)에 도시된 바와 같이 실리콘볼(121)의 표면으로 광(L)이 다양한 방향에서 수직하게 입사된다. 이에 따라 도광커버(130)를 통해 전달된 광이 실리콘볼(121)로 입사각도와 방향에 상관없이 수직하게 흡수될 수 있다.
구형셀(120)의 바닥에는 도 4의 (b)에 도시된 바와 같이 +전극(129)과 -전극(127)이 구비된다. +전극(129)과 -전극(127)은 도 5에 도시된 바와 같이 돔형기판(110)에 실장되어 전기적으로 연결된다.
한편, 본 발명의 돔형 태양광발전모듈(100)은 구형태의 구형셀(120) 외에도 판상의 결정형판넬을 사용할 수도 있다.
도광커버(130)는 구형셀(120)을 덮도록 돔형기판(110)에 결합되어 특정 방위각으로 입사되는 광(L)을 돔형기판(110)의 전영역에 구비된 구형셀(120)로 전달한다.
도광커버(130)는 특정방향으로 입사되는 광(L)을 도광커버(130)의 전영역으로 확산시킨다. 이에 따라 도광커버(130)의 하부에 배치된 복수개의 구형셀(120) 전체에 광이 전달될 수 있다. 도광커버(130)는 돔형기판(110)에 대응되는 곡률을 갖도록 돔형상으로 형성된다.
도광커버(130)는 아크릴 또는 PMMA 등의 재질로 형성된다. 도광커버(130)는 내부에서 광이 확산될 수 있도록 일정 두께를 갖게 형성된다. 도광커버(130)의 판면에는 광(L)이 전영역으로 고르게 확산시킬 수 있게 다양한 형태의 패턴이 인쇄될 수 있다.
도광커버(130)의 하부에는 구형셀(120)이 수용되는 셀수용홈(131)이 형성된다.
셀수용홈(131)은 도 6의 (a)에 도시된 바와 같이 각 구형셀(120)의 위치에 대응되게 함몰형성된다. 이에 도 7의 (a)에 도시된 바와 같이 도광커버(130)의 셀수용홈(131)에 구형셀(120)이 수용된 상태로 도광커버(130)의 바닥이 돔형기판(110)의 상면과 밀착되게 배치된다.
여기서, 셀수용홈(131)은 각 구형셀(120)에 대응되게 개별적으로 형성될 수도 있고, 도 6의 (b)에 도시된 바와 같이 셀수용홈(131a)는 동심원상으로 위치된 복수개의 구형셀(120)을 함께 수용할 수 있게 동심원형태의 트렌치 형태로 형성되 수 있고, 도 6의 (c)에 도시된 바와 같이 셀수용홈(131b)는 방사상으로 위치된 복수개의 구형셀(120)을 함께 수용할 수 있게 장홈 형태로 구비될 수 있다.
이러한 구성을 갖는 본 발명에 따른 돔형 태양광발전모듈(100)의 태양광발전 과정을 도 2 내지 도 7을 참조하여 설명한다.
돔형 태양광발전모듈(100)은 도 2에 도시된 바와 같이 돔형기판(110)의 판면에 복수개의 구형셀(120)이 실장되고, 도광커버(130)가 구형셀(120)의 상부를 덮도록 돔형기판(110)에 결합된다.
도 7의 (a)에 도시된 바와 같이 복수개의 구형셀(120)들은 각각 도광커버(130)의 셀수용홈(131)에 수용되고, 도광커버(130)는 돔형기판(110)과 밀착되게 결합된다.
이 상태에서 광(L)이 돔형 태양광발전모듈(100)의 왼쪽에서 비춰지면 도광커버(130)는 광(L)을 내부에서 전 영역으로 확산시킨다. 그리고, 도광커버(130)와 밀착된 복수개의 구형셀(120)은 광(L)을 흡수하여 전기에너지를 생성한다.
구형셀(120)은 구형태의 실리콘볼(121)이 도광커버(130)로부터 전달되는 광을 다양한 방향에서 흡수하여 전기에너지를 생성한다.
또한, 도 7의 (b)에 도시된 바와 같이 반대쪽 방향에서 광(L)이 비춰지더라도 도광커버(130)는 광(L)을 내부에서 전 영역으로 확산시켜 복수개의 구형셀(120)이 광(L)을 흡수하여 전기에너지를 생성한다.
이에 따라 본 발명의 돔형 태양광발전모듈(100)은 전 영역에 걸쳐 태양광발전효율을 일정하게 유지할 수 있다.
이상에서 살펴본 바와 같이 본 발명에 따른 돔형 태양광발전모듈은 돔형태로 기판이 형성되고, 판면에 실리콘볼 형상의 구형셀이 실장되고, 광을 확산시키는 도광커버가 결합되어 태양광발전모듈 전 영역에 걸쳐 태양광발전효율을 일정하게 유지할 수 있는 장점이 있다.
이상에서 설명된 본 발명의 돔형 태양광발전모듈의 실시예는 예시적인 것에 불과하며, 본 발명이 속한 기술분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 잘 알 수 있을 것이다. 그러므로 본 발명은 상기의 상세한 설명에서 언급되는 형태로만 한정되는 것은 아님을 잘 이해할 수 있을 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다. 또한, 본 발명은 첨부된 청구범위에 의해 정의되는 본 발명의 정신과 그 범위 내에 있는 모든 변형물과 균등물 및 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
100 : 돔형 태양광발전모듈
110 : 돔형기판
120 : 구형셀
121 : 실리콘볼
123 : 페시베이션층
125 : 반사방지막층
127 : -전극
129 : +전극
130 : 도광커버
131,131a,131b : 셀수용홈
L : 광

Claims (5)

  1. 태양광을 흡수하여 전기에너지로 변환하는 돔형 태양광발전모듈에 있어서,
    돔형상의 돔형기판(110)과;
    상기 돔형기판(110)의 표면에 실장되며 태양광을 전기에너지로 변환하며, 구형의 구형셀(120)로 구비되는 복수개의 태양광발전셀과;
    상기 돔형기판(110)의 곡률에 대응되는 곡률을 갖도록 구비되며, 복수개의 태양광발전셀을 덮도록 상기 돔형기판(110)의 상부에 결합되어 입사되는 태양광을 전면적으로 확산시켜 복수개의 태양광발전셀 전체에 태양광이 입사되게 하는 도광커버(130)를 포함하며,
    상기 도광커버(130)는 폴리메틸메타아크릴레이트(PMMA) 재질로, 판면에는 태양광을 전면적으로 확산시키도록 패턴이 인쇄되고, 하부에는 상기 구형셀(120)이 수용되는 셀수용홈(131,131a,131b)이 함몰 형성된 것을 특징으로 하는 돔형 태양광발전모듈.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 셀수용홈(131)은 상기 복수개의 구형셀(120) 각각이 독립적으로 수용되도록 상기 구형셀(120)의 위치에 대응되게 함몰 형성되는 것을 특징으로 하는 돔형 태양광발전모듈.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 셀수용홈(131a,131b)은 상기 복수개의 구형셀(120)이 함께 수용되도록 동심원상 또는 방사상으로 형성되는 것을 특징으로 하는 돔형 태양광발전모듈.
  5. 제1항, 제3항 또는 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 구형셀(120)은,
    P형 실리콘 소재의 구 형상의 실리콘볼(121)과;
    상기 실리콘볼(121)의 외부에 구비되는 페시베이션층(123);
    상기 페시베이션층(123)의 외부에 구비된 반사방지막층(125)을 포함하는 것을 특징으로 하는 돔형 태양광발전모듈.
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