KR102514859B1 - 미디어 건물 일체형 태양광 모듈 - Google Patents

미디어 건물 일체형 태양광 모듈 Download PDF

Info

Publication number
KR102514859B1
KR102514859B1 KR1020220094405A KR20220094405A KR102514859B1 KR 102514859 B1 KR102514859 B1 KR 102514859B1 KR 1020220094405 A KR1020220094405 A KR 1020220094405A KR 20220094405 A KR20220094405 A KR 20220094405A KR 102514859 B1 KR102514859 B1 KR 102514859B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
glass
tempered glass
solar
solar module
module
Prior art date
Application number
KR1020220094405A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20220113318A (ko
Inventor
이세현
Original Assignee
주식회사 에쓰와트
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 주식회사 에쓰와트 filed Critical 주식회사 에쓰와트
Priority to KR1020220094405A priority Critical patent/KR102514859B1/ko
Publication of KR20220113318A publication Critical patent/KR20220113318A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR102514859B1 publication Critical patent/KR102514859B1/ko

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02S—GENERATION OF ELECTRIC POWER BY CONVERSION OF INFRARED RADIATION, VISIBLE LIGHT OR ULTRAVIOLET LIGHT, e.g. USING PHOTOVOLTAIC [PV] MODULES
    • H02S20/00—Supporting structures for PV modules
    • H02S20/20—Supporting structures directly fixed to an immovable object
    • H02S20/22—Supporting structures directly fixed to an immovable object specially adapted for buildings
    • H02S20/26—Building materials integrated with PV modules, e.g. façade elements
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L31/04—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof adapted as photovoltaic [PV] conversion devices
    • H01L31/042—PV modules or arrays of single PV cells
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L31/04—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof adapted as photovoltaic [PV] conversion devices
    • H01L31/042—PV modules or arrays of single PV cells
    • H01L31/048—Encapsulation of modules
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L31/04—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof adapted as photovoltaic [PV] conversion devices
    • H01L31/054—Optical elements directly associated or integrated with the PV cell, e.g. light-reflecting means or light-concentrating means
    • H01L31/055—Optical elements directly associated or integrated with the PV cell, e.g. light-reflecting means or light-concentrating means where light is absorbed and re-emitted at a different wavelength by the optical element directly associated or integrated with the PV cell, e.g. by using luminescent material, fluorescent concentrators or up-conversion arrangements
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02A—TECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE
    • Y02A30/00—Adapting or protecting infrastructure or their operation
    • Y02A30/60—Planning or developing urban green infrastructure
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02B—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
    • Y02B10/00—Integration of renewable energy sources in buildings
    • Y02B10/10—Photovoltaic [PV]
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy
    • Y02E10/52—PV systems with concentrators

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Architecture (AREA)
  • Civil Engineering (AREA)
  • Structural Engineering (AREA)
  • Photovoltaic Devices (AREA)

Abstract

투과율 확보를 통해 태양광모듈의 최대발전 효율을 유지하면서도 컬러를 구현하여 심미감을 향상하며, 영상 콘텐츠 디스플레이를 통해 건물 외벽을 다양한 광고장치로 활용할 수 있도록 한 미디어 건물 일체형 태양광 모듈 및 이를 이용한 영상 콘텐츠 디스플레이시스템에 관한 것으로서, 태양광을 전달받는 전방 강화 유리, 태양광 모듈의 후면에 장착되는 후방 강화 유리, 전방 강화 유리와 후방 강화 유리 사이에 개재된 태양광모듈 유리, 태양광모듈 유리와 후방 강화 유리 사이에 개재되어 있으며, 태양광모듈 유리를 통해 투과된 태양광 에너지를 이용하여 전기 에너지를 생성하는 태양 전지, 후방 강화 유리와 태양광모듈 유리 사이를 충진시켜 태양 전지를 고정함과 아울러 후방 강화 유리를 상온상압으로 접합하는 제1충진층, 태양광모듈 유리 상부에 형성되어 상부에 설치된 발광다이오드를 구동하여 영상 콘텐츠를 구현하기 위한 투명전극층 및 전방 강화 유리와 투명전극층 사이를 충진시켜 상기 발광다이오드를 고정함과 동시에 상기 전방 강화 유리를 접합하는 제2충진층으로, 미디어 건물 일체형 태양광 모듈을 구현한다.

Description

미디어 건물 일체형 태양광 모듈{Media building integrated photo voltaic module}
본 발명은 미디어 건물 일체형 태양광 모듈에 관한 것으로, 특히 투과율 확보를 통해 태양광모듈의 최대발전 효율을 유지하면서도 컬러를 구현하여 심미감을 향상하며, 영상 콘텐츠 디스플레이를 통해 건물 외벽을 다양한 광고장치로 활용할 수 있도록 한 미디어 건물 일체형 태양광 모듈에 관한 것이다.
일반적으로 태양전지(PV; photo voltaic)는 태양광을 포집하여 전기 에너지를 생성할 수 있는 발전장치이다.
태양 전지는 보통 태양광을 수직으로 전달받을 수 있도록 건물의 옥상이나 지붕 등에 일정 각도로 설치되는 데, 요즘 같이 다세대로 이루어진 고층 빌딩은 건물의 옥상이나 지붕 등의 공간이 한정되어 있어 태양전지를 설치하기에는 무리가 있다.
따라서 근래에는 태양전지를 건물의 외장재로 활용하려는 노력이 이루어지고 있으며, 이러한 노력의 일환으로 대두한 것이 건물 일체형 태양광 모듈인 BIPV(Bliding Integrated Photo Voltaic) 모듈이다.
BIPV 모듈에 대해 종래에 제안된 기술이 <특허문헌 1> 에 개시되어 있다.
<특허문헌 1> 은 건물의 외벽이나 창가 등에 장착되어 외부로부터 복사되는 태양광 에너지를 전달받아 전기 에너지를 생성할 수 있게 하는 고효율 BIPV 모듈에 관한 것이다. 태양 전지의 일 측에 프리즘을 결합하여 프리즘으로 전달된 태양광을 태양 전지로 굴절시킬 수 있을 뿐만 아니라 프리즘으로 전달된 태양광의 일부를 건물 내부로 전달하여, 발전 효율을 높인다.
그러나 상기와 같은 일반적인 BIPV 모듈이나 종래기술은 태양광의 투과율을 높여 발전 효율을 높이는 것은 가능하나, 태양전지를 건물 외장재로 활용할 경우 심미성이 떨어지는 단점이 있다.
또한, 일반적인 BIPV 모듈이나 종래기술의 BIPV 모듈은 정보 제공은 불가능한 단점이 있다. 즉, BIPV 모듈을 통해 건물과 인프라 또는 건물과 사람 간의 소통을 위한 다양한 정보(콘텐츠)를 제공하는 것은 불가능한 단점이 있다.
대한민국 등록특허 10-1917533(2018.11.05. 등록)(컬러 태양광 모듈)
따라서 본 발명은 상기와 같은 일반적인 BIPV 모듈 및 종래기술에서 발생하는 제반 문제점을 해결하기 위해서 제안된 것으로서, 투과율 확보를 통해 태양광모듈의 최대발전 효율을 유지하면서도 컬러를 구현하여 심미감을 향상하며, 영상 콘텐츠 디스플레이를 통해 건물 외벽을 다양한 광고장치로 활용할 수 있도록 한 미디어 건물 일체형 태양광 모듈을 제공하는 데 그 목적이 있다.
본 발명의 다른 목적은 레진(resin) 충진 기술을 이용하여 후방 강화유리를 상온상압으로 접합할 수 있도록 한 미디어 건물 일체형 태양광 모듈을 제공하는 것이다.
상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 "미디어 건물 일체형 태양광 모듈"의 실시 예는,
태양광을 전달받는 전방 강화 유리;
태양광 모듈의 후면에 장착되는 후방 강화 유리;
상기 전방 강화 유리와 후방 강화 유리 사이에 개재된 태양광모듈 유리;
상기 태양광모듈 유리와 후방 강화 유리 사이에 개재되어 있으며, 상기 태양광모듈 유리를 통해 투과된 태양광 에너지를 이용하여 전기 에너지를 생성하는 태양 전지;
상기 후방 강화 유리와 상기 태양광모듈 유리 사이를 충진시켜 상기 태양 전지를 고정함과 아울러 상기 후방 강화 유리를 상온상압으로 접합하는 제1충진층;
상기 태양광모듈 유리 상부에 형성되어 상부에 설치된 발광다이오드를 구동하여 영상 콘텐츠를 구현하기 위한 투명전극층;
상기 전방 강화 유리와 상기 투명전극층 사이를 충진시켜 상기 발광다이오드를 고정함과 동시에 상기 전방 강화 유리를 상온상압으로 접합하는 제2충진층을 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따르면 투과율 확보를 통해 태양광모듈의 최대발전 효율을 유지하면서도 컬러를 구현하여 심미감을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
또한, 태양광 모듈을 이용한 영상 콘텐츠 표시를 통해 태양광 모듈을 미디어 매체로 활용할 수 있는 장점이 있다.
또한, 본 발명에 따르면 레진(resin) 충진 기술을 이용하여 후방 강화유리를 상온상압으로 접합함으로써, 별도의 접합 기술을 이용하지 않으면서도 간단하게 강화유리를 접합할 수 있는 장점이 있다.
도 1은 본 발명에 따른 미디어 건물 일체형 태양광 모듈의 제1 실시 예 구조도,
도 2는 본 발명에서 태양광 모듈의 최대발전 효율을 위한 태양 전지 및 발광다이오드의 배치 예시도,
도 3은 본 발명에 따른 미디어 건물 일체형 태양광 모듈의 제2 실시 예 구조도,
도 4는 본 발명에 따른 미디어 건물 일체형 태양광 모듈을 이용한 영상 콘텐츠 디스플레이시스템의 구성도,
도 5a는 본 발명에서 발광다이오드 운전 개념도이고,
도 5b는 본 발명에서 발광다이오드 및 컬러층 제어를 통해 컬러 색상을 구현한 예시이고,
도 6은 본 발명에서 LED 보색 제어 방식의 예시이다.
이하 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 미디어 건물 일체형 태양광 모듈 및 이를 이용한 영상 콘텐츠 디스플레이시스템을 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.
이하에서 설명되는 본 발명에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 안 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념으로 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.
따라서 본 명세서에 기재된 실시 예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 바람직한 실시 예에 불과할 뿐이고, 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원 시점에서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형 예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
도 1은 본 발명의 바람직한 제1 실시 예에 따른 미디어 건물 일체형 태양광(Media-BIPV) 모듈(100)의 구조도로서, 태양광을 전달받는 전방 강화 유리(10), 미디어 건물 일체형 태양광 모듈(100)의 맨 후면에 장착되는 후방 강화 유리(20), 상기 전방 강화 유리(10)와 후방 강화 유리(20) 사이에 개재된 태양광모듈 유리(30)를 포함한다. 여기서 후방 강화 유리(20)와 태양광모듈 유리(30)는 유리 대신에 플라스틱(Plastic)으로 대체할 수 있다.
상기 태양광모듈 유리(30)와 후방 강화 유리(20) 사이에는 상기 태양광모듈 유리(30)를 통해 투과된 태양광 에너지를 이용하여 전기 에너지를 생성하는 태양 전지(solar cell)(40)가 위치하며, 상기 후방 강화 유리(20)와 상기 태양광모듈 유리(30) 사이에는 상기 태양 전지(40)를 고정함과 아울러 상기 후방 강화 유리(20)를 상온상압으로 접합하는 제1충진층(61)이 구비된다.
또한, 상기 태양광모듈 유리(30) 상부에는 상부에 설치된 발광다이오드(70)를 구동하여 영상 콘텐츠를 구현하기 위한 투명전극층(50)이 구비된다.
또한, 상기 전방 강화 유리(10)와 상기 투명전극층(50) 사이에는 상기 발광다이오드(70)를 고정함과 동시에 상기 전방 강화 유리(10)를 상온상압으로 접합하는 제2충진층(62)이 구비된다.
여기서 미디어 건물 일체형 태양광(Media-BIPV) 모듈(100)을 대면적으로 구현할 경우, 상기 태양 전지(40)는 구현 면적에 따라 일정 간격으로 복수로 배치되며, 상기 발광다이오드(61) 역시 복수의 태양 전지(40)의 사이 또는 상부에 일정 간격으로 복수로 배치된다.
이러한 미디어 건물 일체형 태양광 모듈(100)은, 후방 강화 유리(20)와 태양광모듈 유리(30)를 마련하고, 그 사이에 구현 크기에 따라 태양 전지(40)를 적절한 개수와 적정한 위치에 위치시킨다. 이후, 레진(resin)으로 충진을 하여 상온상압으로 태양 전지(40)를 적절한 위치에 고정하며, 태양광모듈 유리(30)와 후방 강화 유리(20)를 접합한다.
다음으로, 태양광모듈 유리(30)의 상부에 투명전극층(50)을 소정두께로 증착하고 패터닝을 통해 전극을 형성한 후, 그 위에 적절한 개수의 발광다이오드(70)를 일정 간격으로 배치시킨다.
이후, 전방 강화 유리(10)를 마련하고, 전방 강화 유리(10)와 상기 투명전극층(50)의 사이를 충진재로 충진하여 전방 강화 유리(10)를 상온상압으로 접합하고, 동시에 발광다이오드(70)를 고정시킨다.
이러한 과정을 통해 미디어 건물 일체형 태양광 모듈(100)을 완성한다.
상기와 같은 미디어 건물 일체형 태양광 모듈(100)은 후방 강화 유리(20)에 태양 전지(40)를 먼저 접합하고, 그 위에 투명 전극층(50)을 형성하고, 투명전극층(50)의 상부에 발광다이오드(70)를 배치한 후, 전방 강화 유리(10)를 부착하는 순서로 미디어 건물 일체형 태양광 모듈(100)을 완성하는 것으로 설명하였다. 그러나 본 발명은 이것에 한정되는 것은 아니며, 상기 태양광 모듈을 제조하는 순서가 뒤바뀌어도 완성된 태양광 모듈은 모두 동일하다.
미디어 건물 일체형 태양광 모듈(100)의 면적은 소정 크기의 단일 태양 전지(40)의 개수를 조절하여 구현할 수 있다. 즉, 구현하고자 하는 면적에 따라 단일 태양 전지(40)의 개수를 적절히 조절하여 면적을 가변한다.
상기 전방 강화 유리(10)는 태양광의 투과율을 높일 수 있을 뿐 아니라 전방 강화 유리(10) 및 태양광모듈 유리(30)를 순차 거쳐 태양 전지(40)로 전달된 태양광이 태양 전지(40)에 반사되어 전방 강화 유리(10)를 통해 방출되지 않도록 철분 요소를 제거하고 사용하는 것이 바람직하다. 필요에 따라 상기 태양 전지(40)와 마주보는 태양광모듈 유리(30)의 일측면을 엠보싱 처리할 수도 있다.
또한, 전방 강화 유리(10)는 전달되는 외부 충격(풍압, 우박, 적설 하중 등)이 태양 전지(40)에 미치지 않도록 외부 충격에도 견딜 수 있는 충분한 강도로 구현하는 것이 바람직하다. 아울러 파손 시 큰 조각으로 깨어지지 않는 안전유리로서, 단위 면적당 깨진 파편의 개수가 일정 수치 이상인 것이 바람직하다.
아울러 상기 후방 강화 유리(20) 역시 상기 전방 강화 유리(10)와 동일한 조건으로 외부 충격에도 견딜 수 있는 충분한 강도이어야 하고, 단위 면적당 깨진 파편의 개수가 일정 수치 이상이어야 한다.
마찬가지로, 태양광모듈 유리(30)도 상기 전방 강화 유리(10) 및 후방 강화 유리(20)와 동일한 조건으로 외부 충격에도 견딜 수 있는 충분한 강도이어야 하고, 단위 면적당 깨진 파편의 개수가 일정 수치 이상이어야 한다.
태양광모듈 유리(30)의 상부에 장착되는 투명전극층(50)은 높은 투명도를 가지고 약 4.5 eV 이상의 높은 일함수와 낮은 저항을 갖는 전도성 물질을 사용하는 것이 바람직하다.
인듐 주석 산화물(Indium tin oxide; ITO), 인듐 아연 산화물(Indium zinc oxide; IZO), 불소도핑 산화주석(fluorine-doped tin oxide; FTO), ZnO-Ga2O3, ZnO-Al2O3, SnO2-Sb2O3 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되는 금속산화물 투명 전극, 전도성 고분자, 그래핀(graphene) 박막, 그래핀 산화물(graphene oxide) 박막, 탄소나노튜브 박막과 같은 유기 투명전극, 또는 금속이 결합된 탄소나노튜브 박막과 같은 유-무기 결합 투명전극 등을 사용할 수 있다.
투명전극층(50)의 상부에는 컬러 및 정보 표출을 위한 발광다이오드(70)를 적절하게 배치하여, 발광 및 색상을 통해 영상 콘텐츠를 표출한다. 투명전극층(50)의 상부에 발광다이오드(70)를 장착하는 방법은, 투명전극층(50)에 적절하게 발광다이오드(70)를 배치하고, 전방 강화 유리(10)를 덮은 후, 충진재인 레진을 이용하여 접합하는 방식을 이용할 수 있다. 레진을 상온상압으로 처리하여 전방 강화 유리(10)와 발광다이오드(70)를 접합한다.
바람직하게, 발광다이오드(70)는 태양 전지(40)의 사이 또는 태양 전지(40)의 상부에 배치할 수 있다. 태양 전지(40)의 측면에 발광다이오드(70)를 배치할 경우, 전방 강화 유리(10)를 투과한 태양광이 태양 전지(40)에 전달될 때 방해 요소를 최소화할 수 있다. 태양 전지(40)의 상부에 발광다이오드(70)를 설치할 경우, 초소형 LED를 이용하면, 전방 강화 유리(10)를 통해 입사된 태양광이 태양 전지(40)로 전달될 때, 태양광을 차단하는 것을 최소화할 수 있다.
발광다이오드(70)는 도 2에 도시한 바와 같이, 태양 전지를 중심으로 일정 간격으로 적절하게 최적으로 배치될 수 있다. 발광다이오드에 광학 필름을 적용하여 빛 산란을 통한 음영을 최소화하는 것이 바람직하다.
상기 태양 전지(solar cell)(40)는 상기 태양광모듈 유리(30) 및 후방 강화 유리(20)와 각각 소정 간격(예를 들어, 2 - 8mm)을 두고, 후방 강화 유리(20)와 태양광모듈 유리(30) 사이에 개재된다. 태양 전지(40)는 일반적으로 효율과 내구성 측면에서 결정질 태양 전지를 사용하는 것이 바람직하다. 결정질 태양 전지는 보통 실리콘 웨이퍼(Si wafer)를 이용하여 PN 접합시킨 일종의 광전기 반도체 소자를 사용한다.
광전기 반도체 소자를 제조하는 일반적인 과정은 다음과 같다.
실리카 파우더(Silica Powder)로부터 단결정 또는 다결정의 잉곳(ingot)을 생성한다. 다음, 상기 단결정 또는 다결정의 잉곳(ingot)을 슬라이스(slice) 하여 낱장의 실리콘 웨이퍼(silicon wafer)를 생성한다. 마지막으로, 상기 실리콘 웨이퍼에 PN 접합을 한 다음, 태양광의 반사율을 고려하여 저 반사 표면 처리 등을 거쳐 완성된 태양 전지를 얻는다.
상기와 같은 공정을 통해 얻어진 태양 전지(40)는 반도체의 금지 대역폭보다 큰 에너지를 가진 태양광이 입사되게 되면 전자와 정공 쌍이 생성되고, 상기 전자와 정공 쌍은 PN 접합부에 형성된 전기장에 의해 전자는 N층으로 정공은 P층으로 모이게 되어 PN 간에 기전력(광기전력: Photovoltage)이 발생하게 된다.
이때, PN 양단의 전극 역할에 부하를 걸어주면 상기 부하에 전류가 흐르게 된다.
한편, 태양광 모듈(30)과 태양 전지(40) 사이 또는 후방 강화 유리(20)와 태양 전지(40) 사이에는 충진재를 이용하여 제1충진층(40)을 형성한다. 이러한 제1 충진층(40)을 이용하여 태양 전지(40)를 고정시키고, 후방 강화 유리(20)와 태양광모듈 유리(30)를 접합한다.
여기서 충진재로는 EVA(Ethylene Vinyl Acetate) 시트, PVB(Poly Vinyl Butyral) 시트, 레진 등을 이용할 수 있다. EVA(Ethylene-Vinyl-acetate) 시트는 태양 전지(40)와 태양광모듈 유리(30)의 후면 또는 태양 전지(40)의 후면과 후방 강화 유리(20)의 상면을 진공 가압 성형할 수 있는 고분자 화합물로 이루어진 시트이다. 상기 태양 전지(40)와 태양광모듈 유리(30)의 후면에 장착되거나, 태양 전지(40)의 후면과 후방 강화 유리(20)의 상면에 장착되어, 상기 태양 전지(40)와 태양광모듈 유리(30) 또는 태양 전지(40)와 후방 강화 유리(20)를 접합시켜주는 역할을 한다.
또한, 상기 EVA 시트는 상기 태양 전지(40)의 내부로 습기 또는 공기가 침투되는 것을 방지할 수 있고, 상기 태양 전지(40)의 결합체가 산화되는 것을 방지할 수 있을 뿐만 아니라 상기 태양 전지(40)로 전달되는 외부 충격을 완화할 수 있고, 상기 태양 전지(40)를 움직이지 않도록 고정해 주는 역할을 할 수 있다.
레진을 충진재로 이용할 경우, 별도의 접합 공정을 사용할 필요가 없으면서도 상온상압을 이용하여 태양 전지(40)와 태양광모듈 유리(30) 또는 태양 전지(40)와 후방 강화 유리(20)를 간단하게 접합할 수 있게 된다.
레진을 충진재로 사용할 경우, 기포가 발생하는 것을 최소화하거나 기포를 제거하면서 레진을 충진하는 것이 바람직하다.
도 3은 본 발명의 바람직한 제2 실시 예에 따른 미디어 건물 일체형 태양광(Media-BIPV) 모듈(100)의 구조도로서, 전방 강화 유리(10), 제2 충진층(62), 투명전극층(50), 태양광모듈 유리(30), 제1 충진층(61) 및 후방 강화 유리(20)의 구성 및 작용, 공정은 본 발명의 제1 실시 예인 도 1과 동일하다.
본 발명의 제1 실시 예와의 차이점은, 상기 전방 강화 유리(10)의 하부에 컬러를 구현하는 컬러층(90)을 구비하고, 그 하부에 컬러층(90)을 보호하는 보호층(80)을 추가로 더 구비시킨 것이다.
부가된 컬러층(90)은 특정 파장대역의 광 투과율이 높은 무기 안료나 염료에 고분자 수지가 결합된 형태의 물질로 구성될 수 있다. 컬러층(90)의 두께는 100μm 이하로 형성되어 광 투과율 저하를 최소화할 수 있다.
본 발명에서는 컬러 파우더를 이용하였다.
공정은 전방 강화 유리(10)의 하부에 컬러 파우더를 소정 두께로 뿌리고, 보호 필름이나 membrane을 이용하여 컬러 파우더를 고정시킨다.
이후 전방 강화 유리(10)로 투명전극층(70)을 덮고, 그 사이를 레진으로 충진 공정을 수행하여, 전방 강화 유리(10)를 접합한다.
도 4는 본 발명에 따른 "미디어 건물 일체형 태양광 모듈을 이용한 영상 콘텐츠 디스플레이시스템"의 구성도이다.
도 1 및 도 3과 같은 구조로 이루어진 미디어 건물 일체형 태양광 모듈(100)을 이용하여 정보를 표출하는 전체 시스템의 구성도이다.
여기서 제1 미디어 BIPV(100)는 도 1 및 도 3에 도시한 미디어 건물 일체형 태양광 모듈의 구성 및 작용과 동일하다. 마찬가지로 제2 미디어 BIPV(101)나 제N 미디어 BIPV(100+N)의 구성 및 작용도 상기 제1 미디어 BIPV(100)와 동일하다.
이하, 설명의 편의를 위해 제1 미디어 BIPV(100)에 대해서만 설명하기로 한다.
제1 미디어 BIPV(100)는 태양광 에너지를 전기 에너지로 변환하여 전기를 생산하며, 영상 콘텐츠를 디스플레이하는 역할을 한다.
영상 콘텐츠 표시 제어장치(1000)는 상기 제1 미디어 건물 일체형 태양광 모듈(100)에서 생산한 전력을 계통에 공급하며, 상기 제1 미디어 건물 일체형 태양광 모듈(100)의 발광다이오드(70)를 제어하여 영상 콘텐츠의 디스플레이를 제어하는 역할을 한다.
이러한 영상 콘텐츠 표시 제어장치(1000)는 미디어 건물 일체형 태양광 모듈에 표출할 영상 콘텐츠를 제공하는 콘텐츠 제공부(500), 상기 제1 미디어 건물 일체형 태양광 모듈(100)의 전력 생산을 제어하며, 상기 콘텐츠 제공부(500)에서 제공하는 콘텐츠에 대응하게 상기 제1 미디어 건물 일체형 태양광 모듈(100)에 구비된 발광다이오드(70)를 제어하여 상기 제1 미디어 건물 일체형 태양광 모듈(100)을 통해 영상 콘텐츠를 표출하는 통합 컨트롤러(410), 상기 통합 컨트롤러(410)에 구동 전원을 공급하는 전원 공급장치(300), 상기 제1 미디어 건물 일체형 태양광 모듈(100)에서 생성된 전력을 연결된 계통에 공급하는 인버터(200)를 포함한다.
상기 통합 컨트롤러(410)는 상기 제1 미디어 건물 일체형 태양광 모듈(100)의 전력 생산을 컨트롤하는 서브 컨트롤러(412), 상기 콘텐츠 제공부(500)에서 제공하는 콘텐츠에 대응하게 상기 제1 미디어 건물 일체형 태양광 모듈(100)에 구비된 발광다이오드(70)를 제어하여 상기 제1 미디어 건물 일체형 태양광 모듈(100)을 통해 콘텐츠를 표출하는 메인 컨트롤러(411)를 포함할 수 있다.
이렇게 구성된 본 발명에 따른 "미디어 건물 일체형 태양광 모듈을 이용한 영상 콘텐츠 디스플레이시스템"의 동작을 구체적으로 설명하면 다음과 같다.
먼저, 제1 미디어 건물 일체형 태양광 모듈(100)은 도 1 및 도 3과 같은 구조로 이루어져, 태양광 에너지를 전기 에너지로 변환하여 전력을 생산한다. 이렇게 생산된 전력은 인버터(200)를 통해 연결된 계통에 공급된다.
아울러 전원공급장치(300)는 상기 인버터(200)를 통해 공급되는 전력을 이용하여 통합 컨트롤러(410)에 구동 전원을 공급하거나, 상용전원을 이용하여 상기 통합 컨트롤러(410)에 구동 전원을 공급한다.
통합 컨트롤러(410)의 서브 컨트롤러(412)는 상기 제1 미디어 건물 일체형 태양광 모듈(100)의 출력 전력이나 상태 등을 측정하고, 측정한 다양한 정보(전력, 상태)를 메인 컨트롤러(411)에 전달한다.
메인 컨트롤러(411)는 상기 서브 컨트롤러(412)를 통해 측정된 전력 값을 기초로 태양광 모듈의 전력 생산량 등을 확인하며, 상태 정보 등을 이용하여 고장이 발생한 발광다이오드 등을 확인한다. 이렇게 확인한 전력 생산 정보나 상태 측정 정보는 관리자가 볼 수 있는 디스플레이 장치에 표출함으로써, 관리자가 실시간으로 미디어 건물 일체형 태양광 모듈의 상태를 인지할 수 있도록 한다.
한편, 본 발명의 다른 특징으로서 메인 컨트롤러(411)는 콘텐츠 제공부(500)와 연동하여, 제공되는 콘텐츠에 맞게 발광다이오드(70)의 점등을 제어하여 영상 콘텐츠를 표출해준다. 여기서 발광다이오드(70)는 복수로 설치되며, 하나의 발광다이오드는 여러 가지 색상(화이트(WHITE), 레드(RED), 블루(BLUE), 그린(GREEN))을 구현할 수 있는 다색의 발광다이오드를 하나의 소자로 패킹한 것이라고 할 수 있다.
도 5a는 메인 컨트롤러(411)에서 다색 발광다이오드를 제어하는 개념이며, 도 5b는 상기와 같은 다색 발광다이오드의 제어를 통해 컬러 색상을 구현한 예시이다.
여기서 발광다이오드의 제어를 통해 컬러 영상 콘텐츠의 구현은, 도 6에 도시한 보색 제어 방식을 이용한다.
보색 제어란 컬러층이 Red인 경우, 발광다이오드를 Cyan으로 점등시켜 화이트를 구현하고, 컬러층이 Green의 경우, 발광다이오드를 Magenta로 점등시켜 화이트를 구현하며, 컬러층이 Blue의 경우, 발광다이오드를 Yellow로 점등시켜 화이트를 구현하는 방식의 제어를 의미한다.
이러한 보색 제어를 통해 태양광패널의 전체 컬러가 어느 색상으로 구현되어도, 영상 콘텐츠를 구현하는데 전혀 문제가 없게 된다.
특히, 메인 컨트롤러(411)는 다색 발광다이오드의 휘도를 제어하는 것도 가능하다. 휘도 제어를 통해 주간과 야간에 모두 영상 콘텐츠의 표출이 가능하다.
이렇게 미디어 건물 일체형 태양광 모듈을 이용하여 영상 콘텐츠를 표출해줌으로써, 미디어 건물 일체형 태양광 모듈이 태양광발전용으로 사용함과 동시에 미디어 전달용 매체로 활용할 수 있게 되는 것이다.
이상 본 발명자에 의해서 이루어진 발명을 상기 실시 예에 따라 구체적으로 설명하였지만, 본 발명은 상기 실시 예에 한정되는 것은 아니고 그 요지를 이탈하지 않는 범위에서 여러 가지로 변경 가능한 것은 이 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명하다.
10: 전방 강화 유리
20: 후방 강화 유리
30: 태양광모듈 유리
40: 태양 전지
50: 투명전극층
61: 제1충진층
62: 제2충진층
70: 발광다이오드
80: 보호층
90: 컬러층

Claims (2)

  1. 태양광을 전달받는 전방 강화 유리;
    태양광 모듈의 후면에 장착되는 후방 강화 유리;
    상기 전방 강화 유리와 후방 강화 유리 사이에 개재된 태양광모듈 유리;
    상기 태양광모듈 유리와 후방 강화 유리 사이에 개재되어 있으며, 상기 태양광모듈 유리를 통해 투과된 태양광 에너지를 이용하여 전기 에너지를 생성하는 태양 전지;
    상기 후방 강화 유리와 상기 태양광모듈 유리 사이를 충진시켜 상기 태양 전지를 고정함과 아울러 상기 후방 강화 유리를 상온상압으로 접합하는 제1충진층;
    상기 태양광모듈 유리 상부에 형성되어 상부에 설치된 발광다이오드를 구동하여 영상 콘텐츠를 구현하기 위한 투명전극층; 및
    상기 전방 강화 유리와 상기 투명전극층 사이를 충진시켜 상기 발광다이오드를 고정함과 동시에 상기 전방 강화 유리를 상온상압으로 접합하는 제2충진층을 포함하고,
    상기 전방 강화 유리는 태양 전지로 전달된 태양광이 태양 전지에 반사되어 전방 강화 유리를 통해 방출되지 않도록 일측면이 엠보싱처리되며,
    상기 발광다이오드는 보색 제어를 통해 태양광 패널의 전체 컬러의 색상과 무관하게 영상 콘텐츠를 구현하는 것을 특징으로 하는 미디어 건물 일체형 태양광 모듈.
  2. 청구항 1에서, 상기 태양 전지를 구현 면적에 따라 일정 간격으로 복수 배치하며, 상기 발광다이오드는 복수의 태양 전지의 사이 또는 상부에 일정 간격으로 배치되는 것을 특징으로 하는 미디어 건물 일체형 태양광 모듈.



KR1020220094405A 2020-07-06 2022-07-29 미디어 건물 일체형 태양광 모듈 KR102514859B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020220094405A KR102514859B1 (ko) 2020-07-06 2022-07-29 미디어 건물 일체형 태양광 모듈

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020200083068A KR102514856B1 (ko) 2020-07-06 2020-07-06 미디어 건물 일체형 태양광 모듈 및 이를 이용한 영상 콘텐츠 디스플레이시스템
KR1020220094405A KR102514859B1 (ko) 2020-07-06 2022-07-29 미디어 건물 일체형 태양광 모듈

Related Parent Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020200083068A Division KR102514856B1 (ko) 2020-07-06 2020-07-06 미디어 건물 일체형 태양광 모듈 및 이를 이용한 영상 콘텐츠 디스플레이시스템

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20220113318A KR20220113318A (ko) 2022-08-12
KR102514859B1 true KR102514859B1 (ko) 2023-03-29

Family

ID=79342226

Family Applications (2)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020200083068A KR102514856B1 (ko) 2020-07-06 2020-07-06 미디어 건물 일체형 태양광 모듈 및 이를 이용한 영상 콘텐츠 디스플레이시스템
KR1020220094405A KR102514859B1 (ko) 2020-07-06 2022-07-29 미디어 건물 일체형 태양광 모듈

Family Applications Before (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020200083068A KR102514856B1 (ko) 2020-07-06 2020-07-06 미디어 건물 일체형 태양광 모듈 및 이를 이용한 영상 콘텐츠 디스플레이시스템

Country Status (1)

Country Link
KR (2) KR102514856B1 (ko)

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002008851A (ja) * 2000-05-03 2002-01-11 Time Warner Entertainment Co Lp 一体型薄膜太陽電池を備えたエレクトロルミネッセンス可塑性装置
JP2005093923A (ja) * 2003-09-19 2005-04-07 Sharp Corp 太陽電池モジュールおよび建物
JP2008072004A (ja) * 2006-09-15 2008-03-27 Msk Corp 透過型太陽光発電装置
JP2014064043A (ja) 2013-12-27 2014-04-10 Sumitomo Electric Ind Ltd 集光型太陽光発電パネル、集光型太陽光発電装置及び集光型太陽光発電システム

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20090110131A (ko) * 2008-04-17 2009-10-21 이혜경 비아이피브이 모듈이 적용된 디스플레이 유리커튼월
KR101337451B1 (ko) * 2012-02-14 2013-12-05 주식회사수성기술 전계발광시트 일체형 태양전지모듈
KR101359493B1 (ko) * 2012-03-29 2014-02-10 인텔렉추얼디스커버리 주식회사 광기전력 모듈 및 그 제조 방법
KR101917533B1 (ko) 2017-08-31 2018-11-09 주식회사 포스코 컬러 태양광 모듈
KR20190141549A (ko) * 2018-06-14 2019-12-24 (주)솔라플렉스 배면 디스플레이 일체형 솔라셀 패널

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002008851A (ja) * 2000-05-03 2002-01-11 Time Warner Entertainment Co Lp 一体型薄膜太陽電池を備えたエレクトロルミネッセンス可塑性装置
JP2005093923A (ja) * 2003-09-19 2005-04-07 Sharp Corp 太陽電池モジュールおよび建物
JP2008072004A (ja) * 2006-09-15 2008-03-27 Msk Corp 透過型太陽光発電装置
JP2014064043A (ja) 2013-12-27 2014-04-10 Sumitomo Electric Ind Ltd 集光型太陽光発電パネル、集光型太陽光発電装置及び集光型太陽光発電システム

Also Published As

Publication number Publication date
KR20220005336A (ko) 2022-01-13
KR102514856B1 (ko) 2023-03-29
KR20220113318A (ko) 2022-08-12

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5450801B2 (ja) 対角的に配置される光起電性電池を含む絶縁ガラス複合材、その製造方法、及び、その使用方法
KR102255573B1 (ko) 시인성이 우수한 태양 전지 모듈
US20160336470A1 (en) Solar cell module
CN101707223A (zh) 光谱下转移彩色电池组件
CN104409536A (zh) 用于建筑内部装饰的彩色光伏组件及其制备方法
KR20170079468A (ko) 태양 전지를 이용한 구조물
NL2027258B1 (en) Integrated photovoltaic roof element
CN112331640A (zh) 一种可发电的显示设备及其制作方法
US10930807B2 (en) Solar cell module
JP4203457B2 (ja) 発光モジュールおよび発光システム
CN214043659U (zh) 一种可发电的显示设备
KR20120062429A (ko) 발광장치
KR102514859B1 (ko) 미디어 건물 일체형 태양광 모듈
JP2009229975A (ja) 電気掲示器
KR102440318B1 (ko) 미디어 건물 일체형 태양광 모듈
KR102322143B1 (ko) 태양광 발전 및 표시를 위한 패널
KR102532077B1 (ko) 미디어 건물 일체형 태양광 모듈 및 이를 이용한 영상 구현시스템
US20230231508A1 (en) Windows with power generation from transparent solar energy harvesting devices comprising wavelength-specific absorbers
CN201738511U (zh) 一种可发电太阳能瓷砖
KR20230068902A (ko) 미디어 건물 일체형 태양광 모듈
KR102514857B1 (ko) 미디어 건물 일체형 태양광 모듈
KR102660524B1 (ko) 양면 솔라셀 전극을 이용한 미디어 건물 일체형 태양광 모듈
KR20230068903A (ko) 영상 스크린 기능이 구비된 미디어 건물 일체형 태양광 모듈
KR20240044244A (ko) 솔라셀 전극을 이용한 미디어 건물 일체형 태양광 모듈
JP2006041291A (ja) 発光モジュールおよび発光システム

Legal Events

Date Code Title Description
A107 Divisional application of patent
E701 Decision to grant or registration of patent right