KR102600267B1 - 발전 성능이 개선된 태양전지패널 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 발전 성능이 개선된 태양전지패널에 관한 것이다.
본 발명의 실시 예를 따르는 태양전지패널은, 바닥부재; 상기 바닥부재 상에 배치된 복수의 제2태양전지셀; 상기 제2태양전지셀 상에 배치된 복수의 제1태양전지셀; 상기 제1태양전지셀 상에 배치된 투명부재; 및 상기 제1태양전지셀 및 제2태양전지셀 사이에 배치되고, 상기 제1태양전지셀과 제2태양전지 사이, 상기 제2태양전지셀와 바닥부재 사이 및 상기 제1태양전지셀과 투명부재 사이에 공간을 형성하는 공간형성부재;를 포함한다.
본 발명의 실시 예를 따르는 태양전지패널은, 바닥부재; 상기 바닥부재 상에 배치된 복수의 제2태양전지셀; 상기 제2태양전지셀 상에 배치된 복수의 제1태양전지셀; 상기 제1태양전지셀 상에 배치된 투명부재; 및 상기 제1태양전지셀 및 제2태양전지셀 사이에 배치되고, 상기 제1태양전지셀과 제2태양전지 사이, 상기 제2태양전지셀와 바닥부재 사이 및 상기 제1태양전지셀과 투명부재 사이에 공간을 형성하는 공간형성부재;를 포함한다.
Description
본 발명은 발전 성능이 개선된 태양전지패널에 관한 것이다.
태양전지패널은 태양광을 받아 전기를 생산하는 전기 장치이다. 태양전지패널의 발전 성능은 유입되는 빛의 세기에 의해 영향을 받는 다. 따라서, 저녁이나 밤에는 발전량이 매우 작거나 발전이 불가능하고, 겨울에는 여름에 비하여 발전량이 감소하며, 흐리거나 눈 또는 비가 오는 경우에도 발전량이 감소한다. 특히, 눈이 쌓인 경우에는 눈이 녹거나 눈을 치우기 전까지 발전이 불가능하다.
선행기술문헌인 한국 등록특허 제10-1676728호에는 태양전지판 레일을 이동하여 눈 쌓임을 방지하는 청소용 로봇을 개시한다.
본 발명은 발전 성능이 개선된 태양전지패널을 제공함을 목적으로 한다.
또한, 눈이 쌓인 경우에도 발전이 가능하며, 쌓인 눈을 제거할 수 있다.
또한, 관리 비용을 줄일 수 있다.
본 발명의 실시 예를 따르는 태양전지패널은, 바닥부재; 상기 바닥부재 상에 배치된 복수의 제2태양전지셀; 상기 제2태양전지셀 상에 배치된 복수의 제1태양전지셀; 상기 제1태양전지셀 상에 배치된 투명부재; 및 상기 제1태양전지셀 및 제2태양전지셀 사이에 배치되고, 상기 제1태양전지셀과 제2태양전지 사이, 상기 제2태양전지셀와 바닥부재 사이 및 상기 제1태양전지셀과 투명부재 사이에 공간을 형성하는 공간형성부재;를 포함한다.
상기 공간형성부재는 가시광선에 대한 투과성을 가질 수 있다.
상기 공간형성부재는 상부로 유입된 태양광을 상기 제2태양전지셀 및 바닥부재 사이의 공간으로 투과할 수 있다.
상기 공간형성부재는, 상기 투명부재 및 제1태양전지셀 사이의 공간을 형성하는 제1공간형성부재; 및 상기 바닥부재 및 제2태양전지셀 사이의 공간을 형성하는 제2공간형성부재;를 포함할 수 있다.
상기 공간형성부재는, 상부가 상기 투명부재에 접하고 하부가 상기 바닥부재에 접하도록 배치되는 메인부재; 및 상기 메인부재에 연결되고 상기 제1태양전지셀 및 제2태양전지셀을 지지하는 서브부재;를 포함할 수 있다.
상기 바닥부재는 상기 제2태양전지셀을 바라보는 면이 가시광선을 반사할 수 있다.
상기 바닥부재는 가시광선에 대하여 투과성을 가질 수 있다.
상기 바닥부재를 투과하여 유입된 가시광선에 의해 상기 제2태양광셀이 발전을 할 수 있다.
상기 바닥부재, 제1태양전지셀, 제2태양전지셀, 투명부재 및 공간형성부재를 내부에 배치하는 패널케이스를 더 포함하고, 상기 패널케이스는 내부 및 외부를 연통하는 연통구를 포함할 수 있다.
상기 연통구는, 상기 패널케이스 내부로 유체를 주입하는 유입구; 및
상기 패널케이스 외부로 유체를 배출하는 배출구;를 포함할 수 있다.
상기 태양전지패널이 일정한 경사를 갖도록 배치된 경우, 상기 유입구가 아래쪽으로 배치되고 상기 배출구가 위쪽으로 배치되고, 상기 유입구를 통해 유입된 유체가 상기 공간형성부에 의해 형성된 공간을 순환하여 상기 배출구로 배출될 수 있다.
상기 공간형성부에 의해 형성된 공간 내부의 수분을 제거하는 제습부재를 더 포함할 수 있다.
상기 제습부재는, 내부 공간 및 상기 내부 공간과 외부를 연통하는 홀을 포함하는 하우징; 및 상기 하우징 내부에 배치된 제습제;를 포함할 수 있다.
상기 제1태양전지셀 및 제2태양전지셀에 전기적으로 연결된 제1전극 및 제2전극; 및 상기 제1전극 및 제2전극에 전기적으로 연결된 정션박스;를 더 포함할 수 있다.
상기 제1전극 및 제2전극은 상기 바닥부재의 측면 및 패널케이스의 내부면을 따라 배치되고, 상기 바닥부재의 측면에는 상기 제1전극 및 제2전극이 배치되는 홈을 포함할 수 있다.
상기 바닥부재의 하부에 배치되어 상기 바닥부재를 지지하는 지지프레임을 더 포함하고, 상기 제1전극 및 제2전극은 상기 지지프레임의 상부면에 배치되고, 상기 지지프레임의 상부면에는 상기 제1전극 및 제2전극이 배치되는 홈을 포함할 수 있다.
상기 제1전극 및 제2전극은 'ㄷ'자 형상이고, 상기 제1태양전지셀 및 제2태양전지셀의 리본에 연결된 제1부; 상기 제1부로부터 일정한 각도를 갖도록 연장되고, 상기 패널케이스의 내부면을 따라 형성된 제2부; 및 상기 제2부로부터 일정한 각도를 갖도록 연장되고, 상기 정션박스에 연결된 제3부;를 포함할 수 있다.
본 발명의 실시 예를 따르는 태양전지패널은 발전 성능이 개선된다.
또한, 눈이 쌓인 경우에도 발전이 가능하며, 쌓인 눈을 제거할 수 있다.
또한, 관리 비용을 줄일 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시 예를 따르는 태양전지패널을 상부에서 바라본 것이다.
도 2는 도 1을 하부에서 바라본 것이다.
도 3은 도 1의 분해사시도이다.
도 4는 공간형성부재를 도시한 것이다.
도 5는 공간형성부재의 다른 실시 예를 도시한 것이다.
도 6은 AA'의 단면도이다.
도 7은 도 6의 사각형 부분의 부분확대도이다.
도 8은 도 5(a)의 공간형성부재를 적용한 경우 태양광의 입사 경로를 표시한 부분확대도이다.
도 9는 본 발명의 다른 실시 예를 따르는 태양전지패널을 상부에서 바라본 것이다.
도 10은 도 9를 하부에서 바라본 것이다.
도 11은 도 9의 분해사시도이다.
도 12는 BB'의 단면도이다.
도 13은 도 12의 사각형 부분의 부분확대도이다.
도 14는 본 발명의 다른 실시 예를 따르는 태양전지패널의 분해 사시도이다.
도 15는 도 14의 실시 예를 따르는 태양전지패널의 단면 중 일부의 부분확대도이다.
도 16은 본 발명의 다른 실시 예를 따르는 태양전지패널을 상부에서 바라본 것이다.
도 2는 도 1을 하부에서 바라본 것이다.
도 3은 도 1의 분해사시도이다.
도 4는 공간형성부재를 도시한 것이다.
도 5는 공간형성부재의 다른 실시 예를 도시한 것이다.
도 6은 AA'의 단면도이다.
도 7은 도 6의 사각형 부분의 부분확대도이다.
도 8은 도 5(a)의 공간형성부재를 적용한 경우 태양광의 입사 경로를 표시한 부분확대도이다.
도 9는 본 발명의 다른 실시 예를 따르는 태양전지패널을 상부에서 바라본 것이다.
도 10은 도 9를 하부에서 바라본 것이다.
도 11은 도 9의 분해사시도이다.
도 12는 BB'의 단면도이다.
도 13은 도 12의 사각형 부분의 부분확대도이다.
도 14는 본 발명의 다른 실시 예를 따르는 태양전지패널의 분해 사시도이다.
도 15는 도 14의 실시 예를 따르는 태양전지패널의 단면 중 일부의 부분확대도이다.
도 16은 본 발명의 다른 실시 예를 따르는 태양전지패널을 상부에서 바라본 것이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 형태들을 다음과 같이 설명한다. 그러나, 본 발명의 실시 형태는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 이하 설명하는 실시 형태로 한정되는 것은 아니다. 또한, 본 발명의 실시 형태는 당해 기술분야에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다. 따라서, 도면에서의 요소들의 형상 및 크기 등은 보다 명확한 설명을 위해 과장될 수 있으며, 도면 상의 동일한 부호로 표시되는 요소는 동일한 요소이다. 또한, 유사한 기능 및 작용을 하는 부분에 대해서는 도면 전체에 걸쳐 동일한 부호를 사용한다. 덧붙여, 명세서 전체에서 어떤 구성요소를 "포함"한다는 것은 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있다는 것을 의미한다.
도 1은 본 발명의 실시 예를 따르는 태양전지패널(100)을 상부에서 바라본 것이고, 도 2는 도1을 하부에서 바라본 것이고, 도 3은 도 1의 분해사시도이다.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 발명의 실시 예를 따르는 태양전지패널(100)은, 바닥부재(140); 상기 바닥부재(140) 상에 배치된 복수의 제2태양전지셀(122); 상기 제2태양전지셀(122) 상에 배치된 복수의 제1태양전지셀(121); 상기 제1태양전지셀(121) 상에 배치된 투명부재(110); 및 상기 제1태양전지셀(121) 및 제2태양전지셀(122) 사이에 배치되고, 상기 제1태양전지셀(121)과 제2태양전지(122) 사이, 상기 제2태양전지셀(122)과 바닥부재(140) 사이 및 상기 제1태양전지셀(121)과 투명부재(140) 사이에 공간을 형성하는 공간형성부재(130);를 포함한다.
상기 제1태양전지셀(121)은 태양전지패널(100) 분야에서 일반적으로 사용하는 것일 수 있으며 특별히 제한하지 않는다. 상기 제1태양전지셀(121)은 실리콘 판 상에 회로패턴이 적층되어 형성된 것일 수 있다. 상기 제1태양전지셀(121)은 복수개가 일정한 간격을 두고 나란히 배치된 것일 수 있다. 도 1 및 도 3을 참조하면, 상기 제1태양전지셀(121)은 가로 및 세로로 각각 열과 행을 맞추어 배치될 수 있으며, 각각의 제1태양전지셀(121)은 리본으로 연결될 수 있다. 상기 리본은 전도성을 갖는 고분자 또는 금속으로 이루어진 얇은 띠 형상의 부재이다. 상기 리본을 통해 각 제1태양전지셀(121)에서 생성된 전기가 제1전극(161) 및 제2전극(162)을 통해 정션박스(170)로 전달될 수 있다.
상기 제2태양전지셀(122)은 발전이 가능한 면이 상기 제1태양전지셀(121)과 동일한 방향으로 배치될 수 있다. 상기 제2태양전지셀(122)은 상기 제1태양전지셀(121)과 동일한 종류의 것일 수 있으나, 바람직하게는 낮은 강도의 빛에서도 발전이 가능한 화합물 태양전지셀 또는 염료감응 태양전지셀 등일 수 있다. 상기 제2태양전지셀(122)은 복수개가 일정한 간격을 두고 나란히 배치된 것일 수 있다. 도 1 및 도 3을 참조하면, 상기 제2태양전지셀(122)은 가로 및 세로로 각각 열과 행을 맞추어 배치될 수 있으며, 각각의 제2태양전지셀(122)은 리본으로 연결될 수 있다. 상기 리본은 전도성을 갖는 고분자 또는 금속으로 이루어진 얇은 띠 형상의 부재이다. 상기 리본을 통해 각 제2태양전지셀(122)에서 생성된 전기가 제1전극(161) 및 제2전극(162)을 통해 정션박스(170)로 전달될 수 있다.
상기 공간형성부재(130)는 가시광선에 대한 투과성을 가질 수 있다. 이를 통해 상기 공간형성부재(130)는 상부로 유입된 태양광을 상기 제2태양전지셀(122) 및 바닥부재(140) 사이의 공간으로 투과할 수 있다. 상기 공간형성부재(130)의 재료는 가시광선을 투과할 수 있고 투명부재 등의 구성요소를 지지할 수 있는 것이면 특별히 제한하지 않는다. 일 예로, 상기 공간형성부재(130)는 에폭시계 고분자 수지 또는 아크릴계 고분자 수지일 수 있다.
상기 공간형성부재(130)는 상기 바닥부재(140) 및 투명부재(110) 사이에 배치되고, 상기 제1태양전지셀(121) 및 제2태양전지셀(122)을 지지함으로써, 상기 바닥부재(140) 및 제2태양전지셀(122) 사이, 상기 제1태양전지셀(121) 및 투명부재(110) 사이, 상기 제1태양전지셀(121) 사이, 상기 제2태양전지셀(122) 사이에 공간을 형성한다. 이러한 공간을 통해 상기 바닥부재(140) 및 제2태양전시셀(122) 사이로 유입된 빛이 산란하여 상기 제2태양전지셀(122)의 발전 효율을 높일 수 있다. 또한, 상기 공간형성부재(130)에 의해 형성된 공간에는 유체가 배치될 수 있으며, 상기 유체에 의해 상기 제1태양전지셀(121) 및 제2태양전지셀(122)에서 발생하는 열을 외부로 방출할 수 있다. 상기 공간형성부재(130)는 일정한 패턴을 갖도록 배치될 수 있으며, 이를 통해 상기 바닥부재(140) 상에 배치하기 수월하고, 상기 태양전지셀(120) 전면에 걸쳐 고른 냉각효과를 갖도록 할 수 있다.
또한, 공간형성부재(130)는 적어도 일부가 일정 값 이상의 열전도도를 갖는 물질로 이루어질 수 있다.
도 4를 참조하면, 상기 공간형성부재(130)는 서로 다른 단차를 갖는 형상을 가질 수 있다. 또한, 상기 공간형성부재(130)는 전체가 일체로 형성되거나, 적어도 2개의 부분으로 구분될 수 있다.
도 4를 참조하면, 상기 공간형성부재(130)는 상부가 상기 투명부재(110)에 접하고 하부가 상기 바닥부재(140)에 접하도록 배치되는 메인부재(131); 및 상기 메인부재에 연결되고 제1태양전지셀(121) 및 제2태양전지셀(122)을 지지하는 서브부재(132);를 포함할 수 있다.
상기 메인부재(131)는 투명부재(110)를 지지하고 상기 바닥부재(140) 및 투명부재(110) 사이의 공간을 형성하는 기능을 수행한다. 상기 메인부재(131)는 상기 복수의 제1태양전지셀(121) 및 제2태양전지셀(122)사이에 배치됨으로써 상기 태양전지셀들 사이에 공간을 형성할 수 있다. 상기 메인부재(131)는 원기둥 또는 다각형기둥 형상이거나, 사다리꼴 등의 다양한 형상일 수 있으며, 기둥형상에 한정하는 것은 아니다.
상기 서브부재(132)는 상기 메인부재(131)의 측면으로부터 돌출되어 형성될 수 있다. 상기 서브부재(132)는 상부에 제1태양전지셀(121) 및 제2태양전지셀(122)을 지지하는 기능을 수행한다. 보다 구체적으로, 상기 서브부재(132)는 상부에 제1태양전지셀(121)이 배치되고, 하부에 제2태양전지셀(122)이 배치될 수 있다. 상기 제2태양전지셀(122)은 접착제에 의해 부착되거나 기타 다양한 물리적 방법에 의해 부착될 수 있다.
상기 서브부재(132)는 적어도 하나 이상일 수 있다. 상기 서브부재(132)는 상기 메인부재(131)의 측면을 둘러싸는 형상일 수도 있으나, 바람직하게는 상기 메인부재(131)로부터 가지형상으로 상기 제1태양전지셀(121) 및 제2태양전지셀(122) 방향으로 돌출된 형상일 수 있다. 이를 통해 태양전지셀들 사이의 공간을 최대한 확보할 수 있어 유체의 흐름이 보다 원활하도록 할 수 있다. 상기 서브부재(132)는 상기 공간형성부재(130)가 지지하는 태양전지셀의 개수만큼 배치될 수 있다. 상기 제1태양전지셀(121) 및 제2태양전지셀(122) 이 배치된 영역의 중앙 영역에 배치된 공간형성부재(130)는 4 방향에 배치된 각각 4개의 제1태양전지셀(121) 및 제2태양전지셀(122)을 지지하는 바, 4개의 서브부재(132)를 포함할 수 있다(도 4(a)). 상기 태양전지셀이 배치된 영역의 가장자리인 패널케이스(150)의 측면 영역에 배치된 공간형성부재(130)는 각각 2개의 제1태양전지셀(121) 및 제2태양전지셀(122)을 지지하는 바, 2개의 서브부재(132)를 포함할 수 있다(도 4(b)). 상기 태양전지셀이 배치된 영역의 모서리 영역에 배치된 공간형성부재(130)는 각각 1개의 제1태양전지셀(121) 및 제2태양전지셀(122)을 지지하는 바, 1개의 서브부재(132)를 포함할 수 있다(도 4(c)).
도 5(a)를 참조하면, 상기 공간형성부재(130)의 서브부재(132)는 상기 메인부재(131)의 측면에 적어도 2개의 층을 이루어 배치될 수 있다. 이경우, 위에 배치된 서브부재(132)의 상부에 제1태양전지셀(121)이 배치되고, 아래에 배치된 서브부재(132)의 상부에 제2태양전지셀(122)이 배치될 수 있다.
도 5(b) 및 (c)를 참조하면, 상기 공간형성부재(130)는, 상기 투명부재(110) 및 제1태양전지셀(121) 사이의 공간을 형성하는 제1공간형성부재(130b); 및 상기 바닥부재(140) 및 제2태양전지셀(122) 사이의 공간을 형성하는 제2공간형성부재(130c);를 포함할 수 있다. 상기 제1공간형성부재(130b)는 상기 제2공간형성부재(130c) 상에 배치될 수 있고, 다른 실시 예에서는 상기 제1공간형성부재(130b) 및 제2공간형성부재(130c)는 서로 이격하여 배치될 수 있다. 상기 제1공간형성부재(130b) 및 제2공간형성부재(130c)는 각각 메인부재(131) 및 서브부재(132)를 포함할 수 있으며(도 5 참조), 다른 실시 예에서는 제1공간형성부재(130b) 또는 제2공간형성부재(130c) 중 어느 하나에만 서브부재(132)가 포함될 수 있다. 이경우, 상기 제1공간형성부재(130b)는 상기 투명부재(110) 및 제1태양전지셀(121) 사이의 공간을 형성할 수 있으며, 상기 제2공간형성부재(130c)는 상기 바닥부재(140) 및 제2태양전지셀(122) 사이의 공간을 형성할 수 있다. 상기 제1공간형성부재(130b) 또는 제2공간형성부재(130c)에 형성된 서브부재(132)는 상기 제1태양전지셀(121) 및 제2태양전지셀(122)을 지지할 수 있다. 상기 서브부재(132)가 어느 하나의 공간형성부재(130)에만 배치된 경우에는 그 서브부재(132)가 상기 제1태양전지셀(121) 및 제2태양전지셀(122)을 지지할 수 있다. 만일, 상기 제1공간형성부재(130b) 및 제2공간형성부재(130c)에 상기 서브부재(132)가 배치된 경우에는 상기 제1공간형성부재(130b)의 서브부재(132)는 상기 제1태양전지셀(121)의 하부에 접하고 상기 제2공간형성부재(130c)의 서브부재(132)는 상기 제2태양전지셀(122)의 하부에 접하여 태양전지셀을 지지할 수 있다.
상기 바닥부재(140)는 상부에서 유입하는 빛을 반사하여 상기 제2태양전지셀(122)이 발전할 수 있도록 한다. 이를 위해 상기 바닥부재(140)는 가시광선에 대한 반사도가 높은 물질을 포함할 수 있다. 도 7 및 도 8을 참조하면, 상기 투명부재(110)를 투과하여 상기 투명부재(110) 및 제1태양전지셀(121) 사이의 공간으로 입사된 빛이 상기 바닥부재(140)를 투과하여 상기 바닥부재(140) 및 제2태양전지셀(122) 사이의 공간으로 입사되고, 상기 빛이 상기 바닥부재(140)에 반사되어 상기 제2태양전지셀(122)에 닿는 것을 알 수 있다.
또한, 상기 바닥부재(140)는 상기 태양전지패널(100)의 구성요소들을 하부에서 지지 및 보호하고 외부로 방열할 수 있다. 이를 통해 냉각효율을 높여 발전의 안전성을 높이는 기능을 수행할 수 있다. 상기 바닥부재(140)는 상기 패널케이스(150)와 일체로 제작되어 내부의 유체가 외부로 배출되는 것을 효과적으로 차단할 수도 있다. 또한 도 1 내지 도 3과 같이 상기 패널케이스(150)와 별도의 부재로 구성함으로써 조립 편의성, 냉각기능, 물리적 보강기능 및 유지보수 편리성을 높일 수 있다. 상기 바닥부재(140)는 다양한 형상을 가질 수 있으며, 냉각에 용이한 금속 또는 비금속 재질일 수 있다.
상기 바닥부재(140)는 반사 기능 및 방열 기능을 함께 수행하기 위해, 방열판 및 상기 방열판 상에 배치된 반사필름을 포함할 수 있다. 상기 방열판은 열을 전달하는 재료 및 구조로 된 것으로 해당 분야에서 일반적으로 사용하는 것일 수 있다. 상기 반사필름은 반사율이 높은 금속이나 세라믹 입자를 포함하는 것일 수 있다.
일 실시 예에서, 상기 바닥부재(140)는 알루미늄, 알루미늄 합금, 구리, 구리합금, 스테인리스 및 열전도성수지 등으로 이루어질 수 있으며 이를 통해 반사 및 방열 기능을 함께 수행할 수 있다. 또한, 상기 바닥부재(140)는 적어도 일부가 열을 외부로 전달하기에 유리한 형상, 예를 들면 돌기, 핀 및 홈 등의 방열형상(히트씽크 구조)을 포함할 수 있다. 상기 방열형상은 상기 바닥부재(140)의 면 중 상기 제2태양전지셀(122)을 향하는 제1면 상에 배치되거나, 상기 제1면에 대향하는 제2면에 배치될 수 있다.
도 14 및 도 15를 참조하면, 다른 실시 예에서 상기 바닥부재(140)는 상부의 공간에 배치된 유체의 열을 외부로 방출하고 상기 공간형성부재(130)를 지지하는 판 및 상기 판 상에 배치된 벽을 포함할 수 있으며, 상기 판과 벽에 의해 상기 공간형성부재(130), 상기 태양전지셀(120) 및 투명부재(110) 중 적어도 어느 하나를 둘러싸도록 배치될 수 있다.
보다 구제척으로 도 14를 참조하면 상기 바닥부재(140)는 판과 벽에 의해 내부 공간이 형성된 용기와 같은 형상일 수 있으며, 상기 벽에는 제1전극(161) 및 제2전극(162)이 통과하는 홈을 포함할 수 있다. 또한, 상기 패널케이스(150)의 유입구(151) 및 배출구(152)에 대응하는 홀을 포함할 수 있다. 또한, 도 15를 참조하면, 상기 바닥부재(140)는 상기 공간형성부재(130), 상기 태양전지셀(120) 및 투명부재(110)를 둘러싸도록 배치될 수 있다. 이를 통해 상기 구성요소들을 안전하게 보호할 수 있고, 내부의 유체가 배치되는 공간을 보다 효과적으로 밀폐할 수 있다. 또한, 상기 바닥부재(140)의 벽을 통해 내부의 열을 효과적으로 방출할 수 있다.
상기 투명부재(110)는 충분한 양의 태양광이 제1태양전지셀(121)에 닿을 수 있도록 광투과성이 높은 재질로 이루어질 수 있다. 상기 투명부재(110)는 유리 또는 광투과성 고분자 재료로 이루어질 수 있으며, 바람직하게 표면반사를 낮춘 기능성 유리일 수 있다. 상기 투명부재(110)는 태양전지패널(100) 분야에서 일반적으로 사용하는 것일 수 있으며 특별히 제한하지 않는다.
상기 제1전극(161) 및 제2전극(162)은 상기 제1태양전지셀(121) 및 제2태양전지셀(122)에서 생성된 전기를 상기 정션박스(170)로 전달하는 통로이며, 일단이 상기 제1태양전지셀(121) 및 제2태양전지셀(122)의 리본 또는 상기 제1태양전지셀(121) 및 제2태양전지셀(122)의 리본이 병렬로 연결된 배선판에 연결되고, 타단이 상기 정션박스(170)에 연결될 수 있다.
상기 제1전극(161) 및 제2전극(162)은 상기 제1태양전지셀(121)을 정션박스(170)에 연결하는 것과, 상기 제2태양전지셀(122)을 정션박스(170)로 연결하는 것으로 각각 구분될 수 있다. 이 때, 상기 제1태양전지셀(121)에 연결된 제1전극(161) 및 제2전극(162)이 상기 제2태양전지셀(122)에 연결된 제1전극(161) 및 제2전극(162)에 비하여 길이가 길 수 있다. 또한, 상기 제1태양전지셀(121)에 연결된 제1전극(161) 및 제2전극(162)과, 상기 제2태양전지셀(122)에 연결된 제1전극(161) 및 제2전극(162)은 서로 접촉하지 않도록 이격하여 배치될 수 있다(미도시).
태양전지패널(100)의 전체 면적 중에서 태양전지셀이 차지하는 면적을 최대한 확보하기 위해 정션박스(170)를 바닥부의 하부에 배치하고, 상기 제1전극(161) 및 제2전극(162)을 상기 패널케이스(150)의 측면을 따라 배치할 수 있다. 이 경우, 상기 제1전극(161) 및 제2전극(162)은 상기 바닥부재(140)의 측면 및 패널케이스(150)의 내부면을 따라 배치되고, 상기 바닥부재(140)의 측면에는 상기 제1전극(161) 및 제2전극(162)이 배치되는 홈을 포함할 수 있다. 또한, 상기 제1전극(161) 및 제2전극(162)은 지지프레임(180)의 상부면에 배치되고, 상기 지지프레임(180)의 상부면에는 상기 제1전극(161) 및 제2전극(162)이 배치되는 홈을 포함할 수 있다.
상기 제1전극(161) 및 제2전극(162)은 'ㄷ'자 형상이고, 상기 제1태양전지셀(121) 및 제2태양전지셀(122)의 리본에 연결된 제1부; 상기 제1부로부터 일정한 각도를 갖도록 연장되고, 상기 패널케이스(150)의 내부면을 따라 형성된 제2부; 및 상기 제2부로부터 일정한 각도를 갖도록 연장되고, 상기 정션박스(170)에 연결된 제3부;를 포함할 수 있다. 상기 제1부는 상기 제1태양전지셀(121) 및 제2태양전지셀(122)(또는 배선판)의 상부에 배치되고, 상기 제2부는 상기 패널케이스(150)의 내부면을 따라 배치되고, 상기 제3부는 상기 바닥부재(140)의 하부면을 따라 배치되어 상기 정션박스(170)에 연결될 수 있다.
일 실시 예에서, 상기 태양전지패널(100)은 정션박스(170)를 더 포함할 수 있다. 상기 정션박스(170)는 제1태양전지셀(121) 및 제2태양전지셀(122)에서 생산된 전기를 인버터 등 외부의 전기 설비로 송신하는 기능을 수행하며, 적어도 하나의 다이오드, 전력 반도체 등을 포함할 수 있다. 또한, 상기 제1전극(161) 및 제2전극(162)으로부터 공급받는 전기를 처리하기 위한 전기회로를 포함할 수 있으며, 접합이 용이한 단말처리 또는 단자대를 포함하거나, 뒤에서 설명하는 배선판으로 결선하는 단말처리를 포함할 수 있다. 상기 정션박스(170)는 상기 바닥부재(140)의 하부에 배치될 수 있다. 이를 통해 정션박스(170)에서 발생하는 열을 쉽게 외부로 배출할 수 있고, 상기 제1태양전지셀(121) 및 제2태양전지셀(122)이 배치되는 공간을 충분히 확보할 수 있다.
상기 정션박스(170)는 상기 제1태양전지셀(121)에 연결된 제1전극(161) 및 제2전극(162)과, 상기 제2태양전지셀(122)에 연결된 제1전극(161) 및 제2전극(162)을 통해 유입되는 전류를 하나의 회로를 통해 제어하도록 구성될 수 있다. 또한, 상기 제1태양전지셀(121)에 연결된 제1전극(161) 및 제2전극(162)과, 상기 제2태양전지셀(122)에 연결된 제1전극(161) 및 제2전극(162)을 통해 유입되는 전류를 각각의 서로 다른 회로를 통해 제어하도록 구성할 수 있다.
일 실시 예에서, 상기 제1태양전지셀(121) 및 제2태양전지셀(122)의 리본이 연결된 배선판을 더 포함할 수 있다. 상기 배선판은 상기 제1태양전지셀(121) 및 제2태양전지셀(122)에 연결된 복수의 리본과 연결되어 상기 제1태양전지셀(121) 및 제2태양전지셀(122)에서 생성된 전기를 수용하고, 상기 제1전극(161) 및 제2전극(162)과 연결됨으로써 상기 전기를 상기 정션박스(170)로 전달하는 기능을 수행한다. 상기 배선판은 연성회로기판(FPCB: Flexible Printed Circuit Board)일 수 있으며, 유연성을 가지고 있으며 두께가 얇은 판 형일 수 있다. 또한, 외부의 충격으로부터 보호하고 절연하기 위한 절연부재를 포함할 수 있다. 상기 배선판은 상기 복수의 리본의 극성(+ 및 -)에 따라 병렬로 연결됨으로써 복수의 제1태양전지셀(121) 및 제2태양전지셀(122)로부터 생성된 전기를 제1전극(161) 및 제2전극(162)을 통해 정션박스(170)로 전달할 수 있다.
일 실시 예에서, 상기 제1전극(161) 및 제2전극(162)을 상기 공간형성부재(130)에 의해 형성된 공간이나 다른 구성요소와 절연하기 위한 밀폐부재를 더 포함할 수 있다. 상기 밀폐부재는 상기 제1전극(161) 및 제2전극(162)를 감싸도록 배치될 수 있다. 상기 공간형성부재(130)에 의해 형성된 공간에는 유체가 배치될 수 있는 바, 상기 밀폐부재는 상기 유체에 의해 상기 제1전극(161) 및 제2전극(162) 또는 배선판이 손상되거나 상기 제1전극(161) 및 제2전극(162) 또는 배선판에 흐르는 전류에 의해 합선이 발생하는 것을 방지하는 기능을 수행할 수 있다.
상기 유체는 제1태양전지셀(121) 및 제2태양전지셀(122)에서 발생하는 열을 외부로 방출하는 기능을 수행한다. 상기 유체는 기체 또는 유체이며, 공기, 절연유, 냉각가스 등일 수 있다. 또한, 내부 공간의 절연 및 밀폐가 구현된 경우에는 물이나 유전체를 포함할 수 있다. 상기 유체는 상기 공간형성부재(130)에 의해 형성된 공간 내부에 배치되어야 하므로 광 투과성이 우수한 것일 수 있으며, 바람직하게는 공기일 수 있다. 상기 유체는 상기 공간형성부재(130)에 의해 형성된 공간 내부를 순환할 수 있으며, 이를 위해 일 실시 예에서는 상기 태양전지패널(100)이 유체 순환용 펌프를 더 포함할 수 있다.
상기 태양전지패널(100)은 상기 바닥부재(140)의 하부에 배치되어 상기 바닥부재(140)를 지지하는 지지프레임(180)을 더 포함할 수 있다. 상기 지지프레임(180)은 바닥부재(140)의 적어도 일부만을 지지하도록 형성됨으로써 방열 효율을 높일 수 있다. 상기 지지프레임(180)은 상기 정션박스(170)가 고정되어 지지될 수 있으며, 상기 제1전극(161) 및 제2전극(162)의 제3부가 배치되기 위한 홈을 포함할 수 있다(도 3 참조).
상기 태양전지패널(100)은 상기 공간형성부재(130)에 의해 형성된 공간 내부의 수분을 제거하는 제습부재(190)를 더 포함할 수 있다. 상기 제습부재(190)는, 내부 공간 및 상기 내부 공간과 외부를 연통하는 홀을 포함하는 하우징; 및 상기 하우징 내부에 배치된 제습제;를 포함할 수 있다. 태양전지패널(100)의 내부는 외부와 온도 차이가 크며, 내부로 유입되는 유체에는 수분이 포함될 수 있다. 이러한 수분은 투명부재(110)에 이슬로 맺혀 태양전지패널(100)의 효율을 감소시킬 수 있고, 리본이나 전극을 부식시킬 수 있다. 제습부재(190)는 이러한 문제를 방지할 수 있다. 상기 제습부재(190)는 특별히 제한하지 않지만, 상기 패널케이스(150)의 내부면에 접하여 배치될 수 있으며, 상기 바닥부재(140) 및 제2태양전지셀(122) 사이의 공간 또는 상기 투명부재(110) 및 제1태양전지셀(121) 사이의 공간 중 적어도 어느 하나에 배치될 수 있다.
상기 패널케이스(150)는 상기 태양전지패널(100)의 내부 구성요소를 보호하는 기능을 수행한다. 상기 패널케이스(150)는 상기 바닥부재(140), 제1태양전지셀(121), 제2태양전지셀(122), 투명부재(110), 공간형성부재(130)의 적어도 일부를 내부에 배치한다. 상기 패널케이스(150)는 태양전지패널(100) 분야에서 일반적으로 사용하는 재질로 이루어질 수 있으며 이에 대해서는 특별히 제한하지 않는다. 상기 패널케이스(150)는 상기 공간형성부재(130)에 의해 형성된 공간을 상기 패널케이스(150) 외부로 연통하는 적어도 하나 이상의 연통구를 포함할 수 있다. 상기 연통구는, 상기 패널케이스(150) 내부로 유체를 주입하는 유입구(151); 및 상기 패널케이스(150) 외부로 유체를 배출하는 배출구(152);를 포함할 수 있다. 상기 유입구(151) 및 배출구(152)는 외부의 순환펌프에 연결될 수 있다. 이를 통해 상기 유체를 순환시킴으로써 방열효과를 높일 수 있다.
상기 연통구는 상기 투명부재(110) 및 제1태양전지셀(121) 사이의 공간으로 유체를 공급하도록 배치될 수 있다. 즉, 상기 연통구는 상기 패널케이스(150)의 측면(벽) 중 유체의 흐름이 가장 원활한 부분에 대응하도록 배치됨으로써, 유체의 흐름을 효율적으로 제어할 수 있고, 유체를 빠르게 순환시킬 수 있다.
상기 유입구(151)는 내주면에 나선구조를 포함할 수 있다. 상기 나선구조는 유입되는 유체가 회전하여 흐르도록 유도하는 기능을 수행할 수 있다. 이를 통해 유입구(151) 내부에 유체가 머무르지 않고 빠르게 배출될 수 있다. 상기 나선구조는 유입구(151)의 내주면에 홈을 형성하거나 돌기를 배치함으로써 형성된 것일 수 있다.
상기 유입구(151)에서 유입된 유체는 상기 공간형성부재(130)에 의해 형성된 공간을 순환하면서 상기 제1태양전지셀(121) 및 제2태양전지셀(122)의 상부면, 하부면 및 측면을 냉각하고 상기 배출구(152)로 배출될 수 있다. 일반적으로 태양전지패널(100)의 상부 영역은 태양 빛에 의해 온도가 높고 하부 영역은 상대적으로 온도가 낮다. 일 실시 예에서, 상기 투명부재(110) 및 제1태양전지셀(121) 사이의 공간의 온도는 상기 바닥부재(140) 및 제2태양전지셀(122) 사이의 온도보다 높다. 온도가 높은 상기 투명부재(110) 및 제1태양전지셀(121) 사이의 공간으로 유입된 차가운 유체는 상기 태양전지셀들 사이의 공간을 통해 상기 바닥부재(140) 및 제2태양전지셀(122) 사이의 공간으로 이동하게 되어 대류가 형성된다. 특히, 상기 태양전지패널(100)이 일정한 경사를 갖도록 배치된 경우, 상기 유입구(151)가 아래쪽으로 배치되고 상기 배출구(152)가 위쪽으로 배치됨으로써, 상기 유입구(151)를 통해 유입된 유체가 상기 공간형성부재(130)에 의해 형성된 공간을 순환하여 상기 배출구(152)로 배출될 수 있다. 이를 통해 냉각 효율을 높일 수 있다.
도 16을 참조하면, 다른 실시 예에서 상기 유입구(151) 또는 배출구(152)는 상기 패널케이스(150)의 측면에 상하의 2개의 열 또는 더 많은 수의 열로 배치될 수 있다. 또한, 상기 유입구(151) 또는 배출구(152)는 상기 패널케이스(150)의 측면에 교차하거나 지그재그로 배치될 수 있다.
도 16을 참조하면, 상기 유입구(151) 또는 배출구(152)가 2개의 열로 배치된 경우 첫번째 열은 앞서 설명한 바와 같이 상기 투명부재(110) 및 태양전지셀(120) 사이의 공간으로 유체를 공급하도록 배치될 수 있다. 두번째 열은 태양전지셀(120) 및 바닥부재(140) 사이의 공간으로 유체를 공급하도록 배치될 수 있다. 이를 통해 유체가 효과적으로 배출되고 순환할 수 있다.
일 실시 예에서, 상기 태양전지패널(100)은 상기 바닥부재(140), 제1태양전지셀(121), 제2태양전지셀(122), 공간형성부재(130) 및 투명부재(110)의 측면을 감싸도록 배치된 실링부를 더 포함할 수 있다. 상기 실링부는 상기 공간형성부재(130)에 의해 형성된 공간을 외부와 차단하는 기능을 수행한다.
상기 실링부는 태양전지 패널 내외부를 분리하는 구조 및 각 구성요소를 접합하는 기능을 구현할 수 있는 재료로서, 절연성을 가지는 재료일 수 있다. 바람직하게 상기 실링부는 실리콘 수지 또는 고분자 수지일 수 있다.
상기 실링부는 상기 태양전지패널(100)의 제조 시 필요한 공간에 실리콘 수지나 고분자 수지를 주입함으로써 형성할 수 있다. 이 경우, 상기 정션박스(170)나 전극 등을 함께 밀폐하도록 형성할 수 있다. 상기 정션박스(170) 등의 구성요소를 밀폐하도록 실리콘 수지나 고분자 수지를 주입하여 형성한 후, 상기 정션박스(170), 전극 또는 배선 중 외부와 연결이 필요한 부분의 영역의 외피를 제거(박피)할 수 있다.
도 9는 본 발명의 다른 실시 예를 따르는 태양전지패널을 상부에서 바라본 것이고, 도 10은 도 9를 하부에서 바라본 것이고, 도 11은 도 9의 분해사시도이다.
도 9 내지 도 11을 참조하면, 본 발명의 실시 예를 따르는 태양전지패널(100)은, 바닥부재(140); 상기 바닥부재(140) 상에 배치된 복수의 제2태양전지셀(122); 상기 제2태양전지셀(122) 상에 배치된 복수의 제1태양전지셀(121); 상기 제1태양전지셀(121) 상에 배치된 투명부재(110); 및 상기 제1태양전지셀(121) 및 제2태양전지셀(122) 사이에 배치되고, 상기 제1태양전지셀(121)과 제2태양전지(122) 사이, 상기 제2태양전지셀(122)과 바닥부재(140) 사이 및 상기 제1태양전지셀(121)과 투명부재(140) 사이에 공간을 형성하는 공간형성부재(130);를 포함하고, 상기 바닥부재(140)는 가시광선에 대하여 투과성을 가질 수 있다. 이를 통해 상기 바닥부재(140)를 투과하여 가시광선이 내부로 유입되고 상기 제2태양광셀(122)이 발전을 할 수 있다.
본 실시 예에서, 상기 바닥부재(140)는 충분한 양의 태양광이 제2태양전지셀(122)에 닿을 수 있도록 광투과성이 높은 재질로 이루어질 수 있다. 상기 바닥부재(140)는 유리 또는 광투과성 고분자 재료로 이루어질 수 있으며, 바람직하게 표면반사를 낮춘 기능성 유리일 수 있다. 또한, 상기 바닥부재(140)는 전면이 후면에 비해 밝으면 반사율이 높고, 후면이 전면에 비해 밝으면 투과율이 높은 필음을 포함할 수 있다.
도 13을 참조하면, 상기 바닥부재(140)를 투과하여 입사된 빛이 상기 제2태양전지셀(122)에 닿는 것을 알 수 있다. 또한, 상기 투명부재(110)를 투과하여 상기 투명부재(110) 및 제1태양전지셀(121) 사이의 공간으로 입사된 빛이 상기 바닥부재(140)를 투과하여 상기 바닥부재(140) 및 제2태양전지셀(122) 사이의 공간으로 입사되고, 상기 빛이 상기 바닥부재(140)에 반사되어 상기 제2태양전지셀(122)에 닿는 것을 알 수 있다. 이를 통해 바닥에 눈이 쌓인 경우에도 제2태양전지셀(122)을 이용하여 발전을 수행할 수 있으며, 발전을 수행함에 따라 발생하는 열에 의해 상기 투명부재(110) 상에 쌓인 눈을 녹일 수 있는 바, 태양전지패널(100)의 관리 비용을 절감할 수 있고 발전 효율을 높일 수 있다.
본 실시 예의 다른 구성요소들은 앞서 설명한 것과 동일하거나, 통상의 기술자가 이해할 수 있는 범위에서 변경 가능한 수준의 것이다.
본 발명은 상술한 실시 형태 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니며 첨부된 청구범위에 의해 한정하고자 한다. 따라서, 청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 당 기술분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 형태의 치환, 변형 및 변경이 가능할 것이며, 이 또한 본 발명의 범위에 속한다고 할 것이다.
100: 태양전지패널
110: 투명부재
121: 제1태양전지셀
122: 제2태양전지셀
130: 공간형성부재
131: 기둥부
132: 가지부
140: 바닥부재
150: 패널케이스
151: 유입구
152: 배출구
161: 제1전극
162: 제2전극
170: 정션박스
180: 지지프레임
190: 제습부재
110: 투명부재
121: 제1태양전지셀
122: 제2태양전지셀
130: 공간형성부재
131: 기둥부
132: 가지부
140: 바닥부재
150: 패널케이스
151: 유입구
152: 배출구
161: 제1전극
162: 제2전극
170: 정션박스
180: 지지프레임
190: 제습부재
Claims (17)
- 바닥부재;
상기 바닥부재 상에 배치된 복수의 제2태양전지셀;
상기 제2태양전지셀 상에 배치된 복수의 제1태양전지셀;
상기 제1태양전지셀 상에 배치된 투명부재; 및
상기 제1태양전지셀 및 제2태양전지셀 사이에 배치되고, 상기 제1태양전지셀과 제2태양전지 사이, 상기 제2태양전지셀와 바닥부재 사이 및 상기 제1태양전지셀과 투명부재 사이에 공간을 형성하는 공간형성부재;를 포함하고,
상기 공간형성부재는 가시광선에 대한 투과성을 가지고, 상부로 유입된 태양광을 상기 제2태양전지셀 및 바닥부재 사이의 공간으로 투과하고,
상기 공간형성부재는 메인부재 및 서브부재를 포함하고,
상기 메인부재는 상부가 상기 투명부재에 접하고 하부가 상기 바닥부재에 접하고, 측면이 상기 복수의 제1태양전지셀 및 제2태양전지셀 사이에 접하도록 배치됨으로써 상기 제1태양전지셀 및 제2태양전지셀 사이의 공간을 형성하도록 하고,
상기 서브부재는 상기 메인부재의 측면으로부터 돌출되어 배치되고, 그 상부에 상기 제1태양전지셀이 배치되고, 그 하부에 상기 제2태양전지셀이 배치되고, 지지하는 제1태양전지셀의 개수만큼 돌출되어 배치되어, 유체의 흐름을 보다 원활하게 하는 것인,
태양전지패널. - 삭제
- 삭제
- 삭제
- 삭제
- 제1항에 있어서,
상기 바닥부재는 상기 제2태양전지셀을 바라보는 면이 가시광선을 반사하는 것인,
태양전지패널.
- 제1항에 있어서,
상기 바닥부재는 가시광선에 대하여 투과성을 갖는 것인,
태양전지패널.
- 제7항에 있어서,
상기 바닥부재를 투과하여 유입된 가시광선에 의해 상기 제2태양전지셀이 발전을 하는 것인,
태양전지패널.
- 삭제
- 삭제
- 삭제
- 제1항에 있어서,
상기 공간형성부에 의해 형성된 공간 내부의 수분을 제거하는 제습부재를 더 포함하는,
태양전지패널.
- 제12항에 있어서,
상기 제습부재는,
내부 공간 및 상기 내부 공간과 외부를 연통하는 홀을 포함하는 하우징; 및
상기 하우징 내부에 배치된 제습제;를 포함하는,
태양전지패널.
- 삭제
- 삭제
- 삭제
- 삭제
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020210128068A KR102600267B1 (ko) | 2021-09-28 | 2021-09-28 | 발전 성능이 개선된 태양전지패널 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020210128068A KR102600267B1 (ko) | 2021-09-28 | 2021-09-28 | 발전 성능이 개선된 태양전지패널 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR20230045343A KR20230045343A (ko) | 2023-04-04 |
| KR102600267B1 true KR102600267B1 (ko) | 2023-11-10 |
Family
ID=85928993
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020210128068A KR102600267B1 (ko) | 2021-09-28 | 2021-09-28 | 발전 성능이 개선된 태양전지패널 |
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| Country | Link |
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| KR (1) | KR102600267B1 (ko) |
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- 2021-09-28 KR KR1020210128068A patent/KR102600267B1/ko active IP Right Grant
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| KR20230045343A (ko) | 2023-04-04 |
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