KR102607224B1 - 태양광 발전 시스템 - Google Patents

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조선대학교 산학협력단
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Abstract

태양광 발전 시스템은 태양 전지 패널, 축전지, 냉각 장치, 온도 측정 장치 및 컨트롤러를 포함한다. 태양 전지 패널은 2개 이상의 태양 전지들로 각각 구성된 제1 내지 제n 태양 전지 스트링들을 포함한다. 축전지는 태양 전지 패널에서 생성된 전력을 저장한다. 냉각 장치는 태양 전지 패널을 냉각시킨다. 온도 측정 장치는 태양 전지 패널의 온도를 측정한다. 컨트롤러는 제1 내지 제n 태양 전지 스트링들을 서로 인접하지 않는 비인접 태양 전지 스트링들로 각각 구성된 제1 내지 제m 광전 변환 그룹들로 구분하고, 태양 전지 패널의 온도에 기초하여 제1 내지 제m 광전 변환 그룹들 각각의 동작 여부를 결정한다.

Description

태양광 발전 시스템{PHOTOVOLTAIC SYSTEM}
본 발명은 신재생 에너지 발전 시스템에 관한 것이다. 더욱 상세하게는, 본 발명은 복수의 태양 전지들이 배치된 태양 전지 패널을 포함하는 태양광 발전 시스템에 관한 것이다.
최근, 환경 오염 문제와 천연 자원 고갈 문제가 대두됨에 따라 태양광을 이용하여 발전하는 태양광 발전 시스템에 대한 관심이 높아지고 있다. 일반적으로, 태양광 발전 시스템은, 태양 전지들을 포함하는 태양 전지 패널에 입사광(즉, 태양광)이 입사되면, 태양 전지들이 입사광에 대해 광전 변환을 수행하는 방식으로 전력을 생성한다. 하지만, 태양광 발전 시스템에서는, 태양 전지들을 포함하는 태양 전지 패널이 태양에 장시간 노출되고, 태양 전지들이 광전 변환을 계속적으로 수행하기 때문에, 태양 전지들의 온도가 크게 상승하여 태양 전지들의 광전 변환 효율이 급격히 저하될 수 있고, 악조건 하에서의 계속된 광전 변환 수행에 의해 태양 전지들의 수명도 급격히 저하될 수 있다. 특히, 태양 전지 패널 내에서 하나의 태양 전지의 온도 상승은 인접하는 다른 하나의 태양 전지의 온도 상승을 유발하기 때문에, 종래의 태양 전지 패널은 태양 전지들 간의 온도 영향을 최소화하기 위해 태양 전지들이 서로 충분한 공간만큼 이격되어 배치되는 구조를 갖거나(이 경우, 단위 면적 당 태양 전지들의 개수를 늘리는 데에 한계가 있음) 또는 상기 구조를 갖지 않는 대신에 태양 전지 패널의 온도가 크게 상승할 때 태양 전지들의 광전 변환 효율과 수명의 저하를 감수하고 있다.
본 발명의 일 목적은 태양 전지 패널 내에서 최소한의 공간만큼만 이격되어 배치되면서도 태양 전지들 간의 온도 영향을 최소화할 수 있고, 태양 전지 패널에 포함된 태양 전지들을 효율적으로 냉각시켜 태양 전지들의 광전 변환 효율 및 수명이 저하되는 것을 방지할 수 있는 태양광 발전 시스템을 제공하는 것이다. 다만, 본 발명의 목적은 상기 언급된 목적으로 한정되는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위에서 다양하게 확장될 수 있을 것이다.
본 발명의 일 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 실시예들에 따른 태양광 발전 시스템은 2개 이상의 태양 전지들로 각각 구성된 제1 내지 제n(단, n은 2이상의 정수) 태양 전지 스트링들을 포함하는 태양 전지 패널, 상기 태양 전지 패널에서 생성된 전력을 저장하는 축전지, 상기 태양 전지 패널을 냉각시키는 냉각 장치, 상기 태양 전지 패널의 온도를 측정하는 온도 측정 장치, 및 상기 제1 내지 제n 태양 전지 스트링들을 서로 인접하지 않는 비인접 태양 전지 스트링들로 각각 구성된 제1 내지 제m(단, m은 2이상의 정수) 광전 변환 그룹들로 구분하고, 상기 태양 전지 패널의 상기 온도에 기초하여 상기 제1 내지 제m 광전 변환 그룹들 각각의 동작 여부를 결정하는 컨트롤러를 포함할 수 있다.
일 실시예에 의하면, 상기 태양 전지 패널의 상기 온도가 기준 온도 이상이면, 상기 컨트롤러는 상기 제1 내지 제m 광전 변환 그룹들을 교번하여 동작시킬 수 있다.
일 실시예에 의하면, 상기 태양 전지 패널의 상기 온도가 상기 기준 온도 이상일 때, 상기 컨트롤러는 상기 태양 전지 패널의 상기 온도가 높을수록 상기 제1 내지 제m 광전 변환 그룹들을 빠르게 교번하여 동작시킬 수 있다.
일 실시예에 의하면, 상기 태양 전지 패널의 상기 온도가 상기 기준 온도 미만이면, 상기 컨트롤러는 상기 제1 내지 제m 광전 변환 그룹들을 동시에 동작시킬 수 있다.
일 실시예에 의하면, 상기 태양 전지 패널의 상기 온도의 상승률이 기준 상승률 이상이면, 상기 컨트롤러는 상기 제1 내지 제m 광전 변환 그룹들을 교번하여 동작시킬 수 있다.
일 실시예에 의하면, 상기 태양 전지 패널의 상기 온도의 상기 상승률이 상기 기준 상승률 이상일 때, 상기 컨트롤러는 상기 태양 전지 패널의 상기 온도의 상기 상승률이 클수록 상기 제1 내지 제m 광전 변환 그룹들을 빠르게 교번하여 동작시킬 수 있다.
일 실시예에 의하면, 상기 태양 전지 패널의 상기 온도의 상기 상승률이 상기 기준 상승률 미만이면, 상기 컨트롤러는 상기 제1 내지 제m 광전 변환 그룹들을 동시에 동작시킬 수 있다.
일 실시예에 의하면, 상기 제1 내지 제n 태양 전지 스트링들 각각은 상기 태양 전지 패널 내에서 개방 루프 형상 또는 폐쇄 루프 형상을 가질 수 있다.
일 실시예에 의하면, 상기 냉각 장치는 상기 태양 전지 패널의 표면에 냉각수를 살포하는 살수 장치이고, 상기 제1 내지 제m 광전 변환 그룹들이 동시에 동작할 때보다 상기 제1 내지 제m 광전 변환 그룹들이 교번하여 동작할 때 상기 냉각수의 살포 횟수를 증가시킬 수 있다.
일 실시예에 의하면, 상기 냉각 장치는 상기 태양 전지 패널의 하부에 배치되어 상기 태양 전지 패널에서 발생하는 열을 흡수하는 히트 파이프를 포함하는 축열 장치이고, 상기 제1 내지 제m 광전 변환 그룹들이 동시에 동작할 때보다 상기 제1 내지 제m 광전 변환 그룹들이 교번하여 동작할 때 상기 히트 파이프 내 집열 매체의 이동 속도를 증가시킬 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따른 태양광 발전 시스템은 2개 이상의 태양 전지들로 각각 구성된 제1 내지 제n 태양 전지 스트링들을 포함하는 태양 전지 패널, 태양 전지 패널에서 생성된 전력을 저장하는 축전지, 태양 전지 패널을 냉각시키는 냉각 장치, 태양 전지 패널의 온도를 측정하는 온도 측정 장치, 및 제1 내지 제n 태양 전지 스트링들을 서로 인접하지 않는 비인접 태양 전지 스트링들로 각각 구성된 제1 내지 제m 광전 변환 그룹들로 구분하고, 태양 전지 패널의 온도에 기초하여 제1 내지 제m 광전 변환 그룹들 각각의 동작 여부를 결정하는 컨트롤러를 포함함으로써, 태양 전지 패널의 온도 및/또는 온도 상승률이 일정 수준을 넘어서는 경우 서로 인접하는 인접 태양 전지 스트링들이 동시에 동작하지 않게 하여 동작 중인 태양 전지들 간의 온도 영향을 최소화(즉, 서로 인접하지 않은 비인접 태양 전지 스트링들만 동시에 동작하게 하여 동작 중인 태양 전지들이 소정의 공간만큼 이격되어 배치되는 효과를 발생)하고, 비동작 중인 태양 전지들을 빠르게 냉각시켜 해당 태양 전지들의 온도를 광전 변환 효율이 급격히 떨어지는 온도대 밑으로 유지(즉, 태양 전지들의 광전 변환 효율 및 수명이 저하되는 것을 방지하는 효과를 발생)시킬 수 있다. 다만, 본 발명의 효과는 상기 언급한 효과로 한정되는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위에서 다양하게 확장될 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 실시예들에 따른 태양광 발전 시스템을 나타내는 블록도이다.
도 2a는 도 1의 태양광 발전 시스템에 포함된 태양 전지 패널의 일 예를 나타내는 도면이다.
도 2b는 도 1의 태양광 발전 시스템에 포함된 태양 전지 패널의 다른 예를 나타내는 도면이다.
도 3은 도 1의 태양광 발전 시스템에 포함된 태양 전지의 온도에 따른 광전 효율 변환을 나타내는 그래프이다.
도 4는 도 1의 태양광 발전 시스템이 동작하는 일 예를 나타내는 순서도이다.
도 5a 내지 도 5c는 도 1의 태양광 발전 시스템에서 컨트롤러가 제1 내지 제m 광전 변환 그룹들을 교번하여 동작시키는 일 예를 나타내는 도면들이다.
도 6은 도 1의 태양광 발전 시스템이 동작하는 다른 예를 나타내는 순서도이다.
도 7a 내지 도 7c는 도 1의 태양광 발전 시스템에서 컨트롤러가 제1 내지 제m 광전 변환 그룹들을 교번하여 동작시키는 다른 예를 나타내는 도면들이다.
도 8은 도 1의 태양광 발전 시스템에서 냉각 장치가 동작하는 일 예를 나타내는 순서도이다.
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 태양광 발전 시스템을 나타내는 블록도이고, 도 2a는 도 1의 태양광 발전 시스템에 포함된 태양 전지 패널의 일 예를 나타내는 도면이며, 도 2b는 도 1의 태양광 발전 시스템에 포함된 태양 전지 패널의 다른 예를 나타내는 도면이고, 도 3은 도 1의 태양광 발전 시스템에 포함된 태양 전지의 온도에 따른 광전 효율 변환을 나타내는 그래프이다.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 태양광 발전 시스템(100)은 태양 전지 패널(110), 냉각 장치(120), 온도 측정 장치(130), 컨트롤러(140) 및 축전지(150)를 포함할 수 있다.
태양 전지 패널(110)은 태양 전지 패널(110)의 상부로 입사하는 입사광(즉, 태양광)에 대해 광전 변환을 수행하여 전력을 생성하는 복수의 태양 전지(SC)들을 포함할 수 있다. 이 때, 복수의 태양 전지(SC)들은 태양 전지 패널(110) 내에서 소정의 공간만큼(예를 들어, 최소한의 공간만큼만) 이격되어 배치될 수 있다. 다만, 도 2a 및 도 2b에는 상기 이격 공간이 구체적으로 도시되어 있지 않지만, 복수의 태양 전지(SC)들 각각이 독립적인 개체이므로 상기 이격 공간이 존재하는 것임을 이해하여야 한다.
일 실시예에서, 태양 전지(SC)는 결정형 태양 전지(예를 들어, 폴리실리콘을 얇게 자른 웨이퍼(wafer) 위에 회로를 그리는 방식으로 제조되는 태양 전지)일 수 있다. 이 경우, 태양 전지(SC)는 광전 변환 효율이 상대적으로 높다는 장점을 갖지만, 제조 원가가 높고 설치 장소에 제한이 많다는 단점을 갖는다. 다른 실시예에서, 태양 전지(SC)는 박막형 태양 전지(예를 들어, 유리, 플라스틱 등과 같은 기판 상에 광전 변환 특성을 갖는 화합 물질을 얇게 바르는 방식으로 제조되는 태양 전지)일 수 있다. 이 경우, 태양 전지(SC)은 제조 원가가 낮고 설치 장소에 제한이 적다는 장점을 갖지만, 광전 변환 효율이 상대적으로 낮다는 단점을 갖는다. 예를 들어, 상기 화합 물질은 폴리실리콘을 가스 형태로 만든 물질(이 경우, 태양 전지(SC)는 아모포스(amorphous) 실리콘 박막형 태양 전지로 명명)일 수 있다. 다른 예를 들어, 상기 화합 물질은 구리(Cu), 인듐(In), 갈륨(Ga), 셀레늄(Se)의 화합물(이 경우, 태양 전지(SC)는 ICGS 박막형 태양 전지로 명명)일 수 있다. 실시예에 따라, 상기 화합물에서 셀레늄(Se)의 일부는 황(S)으로 대체될 수 있다. 다만, 이것은 예시적인 것으로서, 태양 전지(SC)의 종류가 이에 한정되는 것은 아니다.
복수의 태양 전지(SC)들은 제1 내지 제n(단, n은 2이상의 정수) 태양 전지 스트링들(STR1, ..., STRn)을 구성할 수 있다. 구체적으로, 제1 내지 제n 태양 전지 스트링들(STR1, ..., STRn) 각각은 2개 이상의 태양 전지(SC)들을 포함할 수 있다. 이 때, 제1 내지 제n 태양 전지 스트링들(STR1, ..., STRn) 각각에서 2개 이상의 태양 전지(SC)들은 서로 전기적으로 연결되어 동시에 동작하거나 동작하지 않을 수 있다. 또한, 제1 내지 제n 태양 전지 스트링들(STR1, ..., STRn)은 개별적으로 축전지(150)에 연결되고, 광전 변환을 수행하여 생성한 전력을 축전지(150)에 각각 제공(즉, CHR로 표시)할 수 있다. 축전지(150)는 태양 전지 패널(110)에서 생성된 전력을 저장한다. 한편, 본 발명에서 특정 태양 전지 스트링(STR)이 동작하거나 또는 턴온된다는 것은 해당 태양 전지 스트링(STR)이 축전지(150)에 전기적으로 연결된다는 것을 의미하고, 특정 태양 전지 스트링(STR)이 동작하지 않거나 또는 턴오프된다는 것은 해당 태양 전지 스트링(STR)이 축전지(150)에 전기적으로 비연결(즉, 차단)된다는 것을 의미한다.
한편, 제1 내지 제n 태양 전지 스트링들(STR1, ..., STRn) 각각은 태양 전지 패널(110) 내에서 개방 루프 형상 또는 폐쇄 루프 형상을 가질 수 있다. 일 실시예에서, 도 2a에 도시된 바와 같이, 제1 내지 제n 태양 전지 스트링들(STR1, ..., STRn) 각각은 태양 전지 패널(110) 내에서 개방 루프 형상을 가질 수 있다. 예를 들어, 태양 전지 패널(110)은 제1 내지 제10 태양 전지 스트링들(STR1, ..., STR10)을 포함하고, 제1 내지 제10 태양 전지 스트링들(STR1, ..., STR10)은 선(line) 형상을 가지면서 태양 전지 패널(110) 내에서 순차적으로 배치될 수 있다. 다만, 이것은 예시적인 것으로서, 태양 전지 스트링(STR)은 태양 전지 패널(110) 내에서 다양한 개방 루프 형상(예를 들어, 지그재그(zigzag) 형상 등)을 가질 수 있다. 다른 실시예에서, 도 2b에 도시된 바와 같이, 제1 내지 제n 태양 전지 스트링들(STR1, ..., STRn)은 태양 전지 패널(110) 내에서 폐쇄 루프 형상을 가질 수 있다. 예를 들어, 태양 전지 패널(110)은 제1 내지 제5 태양 전지 스트링들(STR1, ..., STR5)을 포함하고, 제1 내지 제5 태양 전지 스트링들(STR1, ..., STR5)은 사각형(square) 형상을 가지면서 태양 전지 패널(110) 내에서 순차적으로 배치될 수 있다. 다만, 이것은 예시적인 것으로서, 태양 전지 스트링(STR)은 태양 전지 패널(110) 내에서 다양한 폐쇄 루프 형상(예를 들어, 원형(circle) 형상 등)을 가질 수 있다.
냉각 장치(120)는 태양 전지 패널(110)을 냉각(즉, CPR로 표시)시킬 수 있다. 일 실시예에서, 냉각 장치(120)는 태양 전지 패널(110)의 표면에 냉각수를 살포하는 살수 장치일 수 있다. 이 경우, 냉각 장치(120)는 냉각수의 살포 횟수를 조절하여 태양 전지 패널(110)을 냉각시키는 정도를 결정할 수 있다. 다른 실시예에서, 냉각 장치(120)는 태양 전지 패널(110)의 하부에 배치되어 태양 전지 패널(110)에서 발생하는 열을 흡수하는 히트 파이프(heat pipe)를 포함하는 축열 장치일 수 있다. 이 경우, 냉각 장치(120)는 히트 파이프 내 물, 냉매 등과 같은 집열 매체의 이동 속도를 조절하여 태양 전지 패널(110)을 냉각시키는 정도를 결정할 수 있다. 한편, 히트 파이프에 흡수된 열은 축열조에 축적되고, 상기 축적된 열은 전력 생산, 건물 난방, 온수 공급 등에 이용될 수 있다.
온도 측정 장치(130)는 태양 전지 패널(110)의 온도를 측정(즉, SENS로 표시)할 수 있다. 온도 측정 장치(130)는 태양 전지 패널(110)의 온도에 관한 온도 정보(TEMP)를 실시간으로 컨트롤러(140)에 제공하거나, 기 설정된 주기마다 컨트롤러(140)에 제공하거나, 또는 특정 이벤트가 발생(예를 들어, 태양 전지 패널(110)의 급격한 온도 상승, 컨트롤러(140)의 정보 요청 등)하면 컨트롤러(140)에 제공할 수 있다.
컨트롤러(140)는 제1 내지 제n 태양 전지 스트링들(STR1, ..., STRn)을 서로 인접하지 않는 비인접 태양 전지 스트링들로 각각 구성된 제1 내지 제m(단, m은 2이상의 정수) 광전 변환 그룹들(GRP1, ..., GRPm)로 구분할 수 있다. 예를 들어, 도 2a에 도시된 바와 같이, 제1 광전 변환 그룹(GRP1)은 서로 인접하지 않는 비인접 태양 전지 스트링들 즉, 제1 태양 전지 스트링(STR1), 제3 태양 전지 스트링(STR3), 제5 태양 전지 스트링(STR5), 제7 태양 전지 스트링(STR7) 및 제9 태양 전지 스트링(STR9)을 포함할 수 있다. 또한, 제2 광전 변환 그룹(GRP2)은 서로 인접하지 않는 비인접 태양 전지 스트링들 즉, 제2 태양 전지 스트링(STR2), 제4 태양 전지 스트링(STR4), 제6 태양 전지 스트링(STR6), 제8 태양 전지 스트링(STR8) 및 제10 태양 전지 스트링(STR10)을 포함할 수 있다. 다른 예를 들어, 도 2b에 도시된 바와 같이, 제1 광전 변환 그룹(GRP1)은 서로 인접하지 않는 비인접 태양 전지 스트링들 즉, 제1 태양 전지 스트링(STR1), 제3 태양 전지 스트링(STR3) 및 제5 태양 전지 스트링(STR5)을 포함할 수 있다. 또한, 제2 광전 변환 그룹(GRP2)은 서로 인접하지 않는 비인접 태양 전지 스트링들 즉, 제2 태양 전지 스트링(STR2) 및 제4 태양 전지 스트링(STR4)을 포함할 수 있다. 다만, 설명의 편의를 위해 본 명세서에서는 제1 내지 제n 태양 전지 스트링들(STR1, ..., STRn)이 2개의 광전 변환 그룹들(GRP1, GRP2)로 구분되는 것으로 예시적으로 설명되고 있으나, 제1 내지 제n 태양 전지 스트링들(STR1, ..., STRn)이 3개 이상의 광전 변환 그룹들(GRP1, ..., GRPm)로 구분될 수 있음을 이해하여야 한다.
컨트롤러(140)는 태양 전지 패널(110)의 온도에 기초하여 제1 내지 제m 광전 변환 그룹들(GRP1, ..., GRPm) 각각의 동작 여부를 결정(즉, CTL로 표시)할 수 있다. 일 실시예에서, 컨트롤러(140)는, 태양 전지 패널(110)의 온도가 기준 온도 이상인 경우, 제1 내지 제m 광전 변환 그룹들(GRP1, ..., GRPm)을 교번하여 동작시키고, 태양 전지 패널(110)의 온도가 기준 온도 미만인 경우, 제1 내지 제m 광전 변환 그룹들(GRP1, ..., GRPm)을 동시에 동작시킬 수 있다. 다른 실시예에서, 컨트롤러(140)는, 태양 전지 패널(110)의 온도의 상승률이 기준 상승률 이상인 경우, 제1 내지 제m 광전 변환 그룹들(GRP1, ..., GRPm)을 교번하여 동작시키고, 태양 전지 패널(110)의 온도의 상승률이 기준 상승률 미만인 경우, 제1 내지 제m 광전 변환 그룹들(GRP1, ..., GRPm)을 동시에 동작시킬 수 있다. 즉, 컨트롤러(140)는 태양 전지 패널(110)의 온도 또는 태양 전지 패널(110)의 온도의 상승률이 일정 수준을 넘어서지 않는 경우, 제1 내지 제m 광전 변환 그룹들(GRP1, ..., GRPm) 모두를 턴온시킬 수 있다. 반면에, 컨트롤러(140)는 태양 전지 패널(110)의 온도 또는 태양 전지 패널(110)의 온도의 상승률이 일정 수준을 넘어서는 경우, 제1 내지 제m 광전 변환 그룹들(GRP1, ..., GRPm) 중 일부는 턴온시키고, 제1 내지 제m 광전 변환 그룹들(GRP1, ..., GRPm) 중 다른 일부는 턴오프시키며, 제1 내지 제m 광전 변환 그룹들(GRP1, ..., GRPm) 각각에 대해 턴온과 턴오프를 반복시킬 수 있다. 일반적으로, 태양 전지 패널(110)의 온도 또는 태양 전지 패널(110)의 온도의 상승률이 일정 수준을 넘어선다는 것은 태양 전지(SC)들 간에 서로 온도 영향을 미치고 있다는 것을 의미하고, 태양 전지(SC)들의 광전 변환 효율 및 수명이 저하되고 있다는 것을 의미하므로, 컨트롤러(140)는 태양 전지 패널(110)을 빠르게 냉각시키고, 태양 전지(SC)들 간의 온도 영향을 최소화시키기 위해, 제1 내지 제m 광전 변환 그룹들(GRP1, ..., GRPm) 중 일부는 턴온시키고, 제1 내지 제m 광전 변환 그룹들(GRP1, ..., GRPm) 중 다른 일부는 턴오프시키며, 제1 내지 제m 광전 변환 그룹들(GRP1, ..., GRPm) 각각에 대해 턴온과 턴오프를 반복시키는 것이다. 이에, 도 3에 도시된 바와 같이, 턴오프 상태에 있는 광전 변환 그룹(GRP)에 포함된 태양 전지(SC)들은 빠르게 냉각되기 때문에, 해당 태양 전지(SC)들의 온도는 광전 변환 효율이 급격히 떨어지는 온도대(TB) 밑으로 빠르게 도달할 수 있다.
이와 같이, 태양광 발전 시스템(100)은 2개 이상의 태양 전지(SC)들로 각각 구성된 제1 내지 제n 태양 전지 스트링들(STR1, ..., STRn)을 포함하는 태양 전지 패널(110), 태양 전지 패널(110)에서 생성된 전력을 저장하는 축전지(150), 태양 전지 패널(110)을 냉각시키는 냉각 장치(120), 태양 전지 패널(110)의 온도를 측정하는 온도 측정 장치(130), 및 제1 내지 제n 태양 전지 스트링들(STR1, ..., STRn)을 서로 인접하지 않는 비인접 태양 전지 스트링들로 각각 구성된 제1 내지 제m 광전 변환 그룹들(GRP1, ..., GRPm)로 구분하고, 태양 전지 패널(110)의 온도에 기초하여 제1 내지 제m 광전 변환 그룹들(GRP1, ..., GRPm) 각각의 동작 여부를 결정하는 컨트롤러(140)를 포함함으로써, 태양 전지 패널(110)의 온도 및/또는 온도 상승률이 일정 수준을 넘어서는 경우 서로 인접하는 인접 태양 전지 스트링들이 동시에 동작하지 않게 하여 동작 중인 태양 전지(SC)들 간의 온도 영향을 최소화(즉, 서로 인접하지 않은 비인접 태양 전지 스트링들만 동시에 동작하게 하여 동작 중인 태양 전지(SC)들이 소정의 공간만큼 이격되어 배치되는 효과를 발생)하고, 비동작 중인 태양 전지(SC)들을 빠르게 냉각시켜 해당 태양 전지(SC)들의 온도를 광전 변환 효율이 급격히 떨어지는 온도대(TB) 밑으로 유지(즉, 태양 전지(SC)들의 광전 변환 효율 및 수명이 저하되는 것을 방지하는 효과를 발생)시킬 수 있다. 특히, 제1 내지 제m 광전 변환 그룹들(GRP1, ..., GRPm)이 빠르게 교번하여 동작하는 경우에는, 제1 내지 제m 광전 변환 그룹들(GRP1, ..., GRPm) 각각에 포함된 태양 전지(SC)들이 상대적으로 짧은 시간만큼만 턴온되었다가 상대적으로 짧은 시간만큼만 턴오프되고, 그에 따라, 광전 변환 수행에 따른 온도 상승과 냉각 장치(120)에 의한 온도 하강이 짧은 범위에서 이루어지기 때문에, 해당 태양 전지(SC)들의 온도가 광전 변환 효율이 급격히 떨어지는 온도대(TB) 밑에서(즉, 광전 변환 효율이 양호한 온도대(MT)에서) 유지될 수 있다.
도 4는 도 1의 태양광 발전 시스템이 동작하는 일 예를 나타내는 순서도이고, 도 5a 내지 도 5c는 도 1의 태양광 발전 시스템에서 컨트롤러가 제1 내지 제m 광전 변환 그룹들을 교번하여 동작시키는 일 예를 나타내는 도면들이다.
도 4 내지 도 5c를 참조하면, 태양광 발전 시스템(100)은 태양 전지 패널(110)의 온도를 측정(S110)하고, 태양 전지 패널(110)의 온도가 기준 온도 이상인지 여부를 확인(S120)할 수 있다. 이 때, 태양 전지 패널(110)의 온도가 기준 온도 이상인 경우, 태양광 발전 시스템(100)은 제1 내지 제m 광전 변환 그룹들(GRP1, ..., GRPm)을 교번하여 동작(S130)시킬 수 있다. 반면에, 태양 전지 패널(110)의 온도가 기준 온도 미만인 경우, 태양광 발전 시스템(100)은 제1 내지 제m 광전 변환 그룹들(GRP1, ..., GRPm)을 동시에 동작(S140)시킬 수 있다. 한편, 설명의 편의를 위해, 도 5a 내지 도 5c에서는 태양 전지 패널(110)이 제1 내지 제10 태양 전지 스트링들(STR1, ..., STR10)을 포함하고, 제1 내지 제10 태양 전지 스트링들(STR1, ..., STR10)이 선 형상을 가지면서 태양 전지 패널(110) 내에서 순차적으로 배치되며, 제1, 제3, 제5, 제7 및 제9 태양 전지 스트링들(STR1, STR3, STR5, STR7, STR9)이 제1 광전 변환 그룹(GRP1)을 구성하고, 제2, 제4, 제6, 제8 및 제10 태양 전지 스트링들(STR2, STR4, STR6, STR8, STR10)이 제2 광전 변환 그룹(GRP2)을 구성한다고 가정하기로 한다.
구체적으로, 태양 전지 패널(110)의 온도가 기준 온도 이상인 경우에는, 제1 광전 변환 그룹(GRP1)과 제2 광전 변환 그룹(GRP2)이 교번하여 동작할 수 있다. 즉, 도 5a 내지 도 5c에 도시된 바와 같이, 태양 전지 패널(110)의 온도가 기준 온도 이상인 경우, 제1 광전 변환 그룹(GRP1)이 턴온(즉, ON으로 표시)되고 제2 광전 변환 그룹(GRP2)이 턴오프(즉, OFF로 표시)된 상태와 제1 광전 변환 그룹(GRP1)이 턴오프(즉, OFF로 표시)되고 제2 광전 변환 그룹(GRP2)이 턴온(즉, ON으로 표시)된 상태가 기 설정된 주기로 반복될 수 있다. 이 경우, 제1 광전 변환 그룹(GRP1)과 제2 광전 변환 그룹(GRP2)이 교번하여 동작함에 따라 서로 인접하는 인접 태양 전지 스트링들이 동시에 동작하지 않으므로, 동작 중인 태양 전지(SC)들이 서로 소정의 공간만큼 이격되어 배치되는 효과가 발생하고, 그에 따라, 동작 중인 태양 전지(SC)들 간의 온도 영향이 최소화될 수 있다. 또한, 비동작 중인 태양 전지(SC)들은 빠르게 냉각되어 해당 태양 전지(SC)들의 온도가 광전 변환 효율이 급격히 떨어지는 온도대(TB) 밑으로 빠르게 도달하며, 그에 따라, 태양 전지 패널(110)에 포함된 태양 전지(SC)들의 광전 변환 효율 저하 및 수명 저하가 방지될 수 있다.
예를 들어, 도 5a에 도시된 바와 같이, 제1 지속 시간 동안, 제1 광전 변환 그룹(GRP1)은 턴온되고, 제2 광전 변환 그룹(GRP2)은 턴오프되며, 그에 따라, 제1, 제3, 제5, 제7 및 제9 태양 전지 스트링들(STR1, STR3, STR5, STR7, STR9)만이 턴온될 수 있다. 이 때, 제2, 제4, 제6, 제8 및 제10 태양 전지 스트링들(STR2, STR4, STR6, STR8, STR10)은 턴오프된 채 냉각 장치(120)에 의해 빠르게 냉각될 수 있다. 이후, 도 5b에 도시된 바와 같이, 제1 지속 시간에 뒤이은 제2 지속 시간 동안, 제1 광전 변환 그룹(GRP1)은 턴오프되고, 제2 광전 변환 그룹(GRP2)은 턴온되며, 그에 따라, 제2, 제4, 제6, 제8 및 제10 태양 전지 스트링들(STR2, STR4, STR6, STR8, STR10)만이 턴온될 수 있다. 이 때, 제1, 제3, 제5, 제7 및 제9 태양 전지 스트링들(STR1, STR3, STR5, STR7, STR9)은 턴오프된 채 냉각 장치(120)에 의해 빠르게 냉각될 수 있다. 다음, 도 5c에 도시된 바와 같이, 제2 지속 시간에 뒤이은 제3 지속 시간 동안, 제1 광전 변환 그룹(GRP1)은 턴온되고, 제2 광전 변환 그룹(GRP2)은 턴오프되며, 그에 따라, 제1, 제3, 제5, 제7 및 제9 태양 전지 스트링들(STR1, STR3, STR5, STR7, STR9)만이 턴온될 수 있다. 이 때, 제2, 제4, 제6, 제8 및 제10 태양 전지 스트링들(STR2, STR4, STR6, STR8, STR10)은 턴오프된 채 냉각 장치(120)에 의해 빠르게 냉각될 수 있다.
실시예에 따라, 제1 지속 시간, 제2 지속 시간 및 제3 지속 시간은 서로 동일하거나 상이할 수 있다. 또한, 제1 지속 시간, 제2 지속 시간 및 제3 지속 시간은 태양 전지 패널(110)의 온도에 따라 실시간으로 가변될 수 있다. 예를 들어, 태양 전지 패널(110)의 온도가 기준 온도 이상일 때, 태양 전지 패널(110)의 온도가 높을수록 제1 내지 제m 광전 변환 그룹들(GRP1, ..., GRPm)이 빠르게 교번하여 동작할 수 있다. 즉, 태양 전지 패널(110)의 온도가 높을수록 제1 지속 시간, 제2 지속 시간 및 제3 지속 시간은 짧아질 수 있다. 이 경우, 제1 내지 제m 광전 변환 그룹들(GRP1, ..., GRPm) 각각에 포함된 태양 전지(SC)들이 상대적으로 짧은 시간 동안 턴온되었다가 상대적으로 짧은 시간 동안 턴오프되기 때문에, 광전 변환 수행에 따른 온도 상승과 냉각 장치(120)에 의한 온도 하강이 짧은 범위에서 이루어지고, 그에 따라, 해당 태양 전지(SC)들의 온도가 광전 변환 효율이 급격히 떨어지는 온도대(TB) 밑에서(즉, 광전 변환 효율이 양호한 온도대(MT)에서) 유지될 수 있다.
반면에, 태양 전지 패널(110)의 온도가 기준 온도 미만인 경우에는, 제1 광전 변환 그룹(GRP1)과 제2 광전 변환 그룹(GRP2)이 동시에 동작할 수 있다. 즉, 태양 전지 패널(110)의 온도가 기준 온도 미만인 경우, 제1 광전 변환 그룹(GRP1)과 제2 광전 변환 그룹(GRP2)은 모두 턴온되고, 그에 따라, 제1 내지 제10 태양 전지 스트링들(STR1, ..., STR10)이 모두 턴온될 수 있다. 즉, 태양 전지 패널(110)의 온도가 일정 수준 이하인 경우에는, 태양 전지(SC)들 간의 온도 영향이 크지 않고, 태양 전지들(SC)의 광전 변환 효율도 양호하며, 태양 전지들(SC)의 수명이 저하되는 상황도 아니므로, 태양광 발전 시스템(100)은 태양 전지 패널(110)에 포함된 모든 태양 전지(SC)들로 하여금 광전 변환을 수행하게 함으로써 발전량을 극대화할 수 있다.
도 6은 도 1의 태양광 발전 시스템이 동작하는 다른 예를 나타내는 순서도이고, 도 7a 내지 도 7c는 도 1의 태양광 발전 시스템에서 컨트롤러가 제1 내지 제m 광전 변환 그룹들을 교번하여 동작시키는 다른 예를 나타내는 도면들이다.
도 6 내지 도 7c를 참조하면, 태양광 발전 시스템(100)은 태양 전지 패널(110)의 온도를 측정(S210)하고, 태양 전지 패널(110)의 온도의 상승률을 계산(S215)하며, 태양 전지 패널(110)의 온도의 상승률이 기준 상승률 이상인지 여부를 확인(S220)할 수 있다. 이 때, 태양 전지 패널(110)의 온도의 상승률이 기준 상승률 이상인 경우, 태양광 발전 시스템(100)은 제1 내지 제m 광전 변환 그룹들(GRP1, ..., GRPm)을 교번하여 동작(S230)시킬 수 있다. 반면에, 태양 전지 패널(110)의 온도의 상승률이 기준 상승률 미만인 경우, 태양광 발전 시스템(100)은 제1 내지 제m 광전 변환 그룹들(GRP1, ..., GRPm)을 동시에 동작(S240)시킬 수 있다. 한편, 설명의 편의를 위해, 도 7a 내지 도 7c에서는 태양 전지 패널(110)이 제1 내지 제5 태양 전지 스트링들(STR1, ..., STR5)을 포함하고, 제1 내지 제5 태양 전지 스트링들(STR1, ..., STR5)이 사각형 형상을 가지면서 태양 전지 패널(110) 내에서 순차적으로 배치되며, 제1, 제3 및 제5 태양 전지 스트링들(STR1, STR3, STR5)이 제1 광전 변환 그룹(GRP1)을 구성하고, 제2 및 제4 태양 전지 스트링들(STR2, STR4)이 제2 광전 변환 그룹(GRP2)을 구성한다고 가정하기로 한다.
구체적으로, 태양 전지 패널(110)의 온도의 상승률이 기준 상승률 이상인 경우에는, 제1 광전 변환 그룹(GRP1)과 제2 광전 변환 그룹(GRP2)이 교번하여 동작할 수 있다. 즉, 도 7a 내지 도 7c에 도시된 바와 같이, 태양 전지 패널(110)의 온도의 상승률이 기준 상승률 이상인 경우, 제1 광전 변환 그룹(GRP1)이 턴온(즉, ON으로 표시)되고 제2 광전 변환 그룹(GRP2)이 턴오프(즉, OFF로 표시)된 상태와 제1 광전 변환 그룹(GRP1)이 턴오프(즉, OFF로 표시)되고 제2 광전 변환 그룹(GRP2)이 턴온(즉, ON으로 표시)된 상태가 기 설정된 주기로 반복될 수 있다. 이 경우, 제1 광전 변환 그룹(GRP1)과 제2 광전 변환 그룹(GRP2)이 교번하여 동작함에 따라 서로 인접하는 인접 태양 전지 스트링들이 동시에 동작하지 않으므로, 동작 중인 태양 전지(SC)들이 서로 소정의 공간만큼 이격되어 배치되는 효과가 발생하고, 그에 따라, 동작 중인 태양 전지(SC)들 간의 온도 영향이 최소화될 수 있다. 또한, 비동작 중인 태양 전지(SC)들은 빠르게 냉각되어 해당 태양 전지(SC)들의 온도가 광전 변환 효율이 급격히 떨어지는 온도대(TB) 밑으로 빠르게 도달하며, 그에 따라, 태양 전지 패널(110)에 포함된 태양 전지(SC)들의 광전 변환 효율 저하 및 수명 저하가 방지될 수 있다.
예를 들어, 도 7a에 도시된 바와 같이, 제1 지속 시간 동안, 제1 광전 변환 그룹(GRP1)은 턴온되고, 제2 광전 변환 그룹(GRP2)은 턴오프되며, 그에 따라, 제1, 제3 및 제5 태양 전지 스트링들(STR1, STR3, STR5)만이 턴온될 수 있다. 이 때, 제2 및 제4 태양 전지 스트링들(STR2, STR4)은 턴오프된 채 냉각 장치(120)에 의해 빠르게 냉각될 수 있다. 이후, 도 7b에 도시된 바와 같이, 제1 지속 시간에 뒤이은 제2 지속 시간 동안, 제1 광전 변환 그룹(GRP1)은 턴오프되고, 제2 광전 변환 그룹(GRP2)은 턴온되며, 그에 따라, 제2 및 제4 태양 전지 스트링들(STR2, STR4)만이 턴온될 수 있다. 이 때, 제1, 제3 및 제5 태양 전지 스트링들(STR1, STR3, STR5)은 턴오프된 채 냉각 장치(120)에 의해 빠르게 냉각될 수 있다. 다음, 도 7c에 도시된 바와 같이, 제2 지속 시간에 뒤이은 제3 지속 시간 동안, 제1 광전 변환 그룹(GRP1)은 턴온되고, 제2 광전 변환 그룹(GRP2)은 턴오프되며, 그에 따라, 제1, 제3 및 제5 태양 전지 스트링들(STR1, STR3, STR5)만이 턴온될 수 있다. 이 때, 제2 및 제4 태양 전지 스트링들(STR2, STR4)은 턴오프된 채 냉각 장치(120)에 의해 빠르게 냉각될 수 있다.
실시예에 따라, 제1 지속 시간, 제2 지속 시간 및 제3 지속 시간은 서로 동일하거나 상이할 수 있다. 또한, 제1 지속 시간, 제2 지속 시간 및 제3 지속 시간은 태양 전지 패널(110)의 온도의 상승률에 따라 실시간으로 가변될 수 있다. 예를 들어, 태양 전지 패널(110)의 온도의 상승률이 기준 상승률 이상일 때, 태양 전지 패널(110)의 온도의 상승률이 높을수록 제1 내지 제m 광전 변환 그룹들(GRP1, ..., GRPm)이 빠르게 교번하여 동작할 수 있다. 즉, 태양 전지 패널(110)의 온도의 상승률이 높을수록(즉, 태양 전지 패널(110)의 온도가 급격히 높아짐에 따라 태양 전지(SC)들의 온도가 기준 온도를 넘어서는 상황에서는 광전 변환 효율이 급격히 떨어지는 온도대(TB)마저 돌파할 가능성이 높으므로) 제1 지속 시간, 제2 지속 시간 및 제3 지속 시간은 짧아질 수 있다. 이 경우, 제1 내지 제m 광전 변환 그룹들(GRP1, ..., GRPm) 각각에 포함된 태양 전지(SC)들이 상대적으로 짧은 시간 동안 턴온되었다가 상대적으로 짧은 시간 동안 턴오프되기 때문에, 광전 변환 수행에 따른 온도 상승과 냉각 장치(120)에 의한 온도 하강이 짧은 범위에서 이루어지고, 그에 따라, 해당 태양 전지(SC)들의 온도가 광전 변환 효율이 급격히 떨어지는 온도대(TB) 밑에서(즉, 광전 변환 효율이 양호한 온도대(MT)에서) 유지될 수 있다.
반면에, 태양 전지 패널(110)의 온도의 상승률이 기준 상승률 미만인 경우에는, 제1 광전 변환 그룹(GRP1)과 제2 광전 변환 그룹(GRP2)이 동시에 동작할 수 있다. 즉, 태양 전지 패널(110)의 온도의 상승률이 기준 상승률 미만인 경우, 제1 광전 변환 그룹(GRP1)과 제2 광전 변환 그룹(GRP2)은 모두 턴온되고, 그에 따라, 제1 내지 제5 태양 전지 스트링들(STR1, ..., STR5)이 모두 턴온될 수 있다. 즉, 태양 전지 패널(110)의 온도의 상승률이 일정 수준 이하인 경우(즉, 태양 전지(SC)들이 광전 변환을 수행하고 있음에도 불구하고 태양 전지 패널(110)의 온도 상승이 크지 않은 경우)에는, 태양 전지(SC)들 간의 온도 영향이 크지 않고, 태양 전지들(SC)의 광전 변환 효율도 양호하며, 태양 전지들(SC)의 수명이 저하되는 상황도 아니므로, 태양광 발전 시스템(100)은 태양 전지 패널(110)에 포함된 모든 태양 전지(SC)들로 하여금 광전 변환을 수행하게 함으로써 발전량을 극대화할 수 있다.
도 8은 도 1의 태양광 발전 시스템에서 냉각 장치가 동작하는 일 예를 나타내는 순서도이다.
도 8을 참조하면, 태양광 발전 시스템(100)은 제1 내지 제m 광전 변환 그룹들(GRP1, ..., GRPm)의 동작 상태를 확인(S310)하고, 제1 내지 제m 광전 변환 그룹들(GRP1, ..., GRPm)의 동작 상태가 교번 동작 상태인지 여부를 확인(S320)할 수 있다. 이 때, 제1 내지 제m 광전 변환 그룹들(GRP1, ..., GRPm)의 동작 상태가 교번 동작 상태인 경우(즉, 제1 내지 제m 광전 변환 그룹들(GRP1, ..., GRPm)이 교번하여 동작하고 있는 경우), 태양광 발전 시스템(100)은 태양 전지 패널(110)의 냉각 속도를 증가(S330)시킬 수 있다. 반면에, 제1 내지 제m 광전 변환 그룹들(GRP1, ..., GRPm)의 동작 상태가 교번 동작 상태가 아닌 경우(즉, 제1 내지 제m 광전 변환 그룹들(GRP1, ..., GRPm)이 모두 동작하고 있는 경우), 태양광 발전 시스템(100)은 태양 전지 패널(110)의 냉각 속도를 기준 냉각 속도로 유지(S340)시킬 수 있다. 한편, 태양 전지 패널(110)의 냉각 속도는 냉각 장치(120)에 의해 결정될 수 있다.
일 실시예에서, 냉각 장치(120)는 태양 전지 패널(110)의 표면에 냉각수를 살포하는 살수 장치일 수 있다. 이 경우, 제1 내지 제m 광전 변환 그룹들(GRP1, ..., GRPm)이 동시에 동작할 때보다 제1 내지 제m 광전 변환 그룹들(GRP1, ..., GRPm)이 교번하여 동작할 때, 냉각 장치(120)는 냉각수의 살포 횟수를 증가시켜 태양 전지 패널(110)의 냉각 속도를 증가시킬 수 있다. 다시 말하면, 태양광 발전 시스템(100)은 태양 전지 패널(110)의 온도 및/또는 온도 상승률이 일정 수준을 넘어서지 않는 경우 제1 내지 제m 광전 변환 그룹들(GRP1, ..., GRPm) 모두를 턴온시키기 때문에, 제1 내지 제m 광전 변환 그룹들(GRP1, ..., GRPm)이 동시에 동작하고 있다는 것은 태양 전지 패널(110)의 온도 및/또는 온도 상승률이 일정 수준을 넘어서지 않고 있음을 의미한다. 이에, 태양광 발전 시스템(100)은 냉각 장치(120)로 하여금 냉각수의 살포 횟수를 기준 살포 횟수로 유지시키도록 함으로써, 태양 전지 패널(110)의 냉각 속도를 기준 냉각 속도로 유지시킬 수 있다. 반면에, 태양광 발전 시스템(100)은 태양 전지 패널(110)의 온도 및/또는 온도 상승률이 일정 수준을 넘어서는 경우 제1 내지 제m 광전 변환 그룹들(GRP1, ..., GRPm)을 교번하여 턴온시키기 때문에, 제1 내지 제m 광전 변환 그룹들(GRP1, ..., GRPm)이 교번하여 동작하고 있다는 것은 태양 전지 패널(110)의 온도 및/또는 온도 상승률이 일정 수준을 넘어서고 있음을 의미한다. 이에, 태양광 발전 시스템(100)은 냉각 장치(120)로 하여금 냉각수의 살포 횟수를 증가시키도록 함으로써, 태양 전지 패널(110)의 냉각 속도를 증가시킬 수 있다. 그 결과, 턴오프 상태에 있는 광전 변환 그룹(GRP)에 포함된 태양 전지(SC)들이 빠르게 냉각되어, 해당 태양 전지(SC)들의 온도가 광전 변환 효율이 급격히 떨어지는 온도대(TB) 밑으로 빠르게 도달할 수 있다.
다른 실시예에서, 냉각 장치(120)는 태양 전지 패널(110)의 하부에 배치되어 태양 전지 패널(110)에서 발생하는 열을 흡수하는 히트 파이프를 포함하는 축열 장치일 수 있다. 이 경우, 제1 내지 제m 광전 변환 그룹들(GRP1, ..., GRPm)이 동시에 동작할 때보다 제1 내지 제m 광전 변환 그룹들(GRP1, ..., GRPm)이 교번하여 동작할 때, 냉각 장치(120)는 히트 파이프 내 집열 매체의 이동 속도를 증가시켜 태양 전지 패널(110)의 냉각 속도를 증가시킬 수 있다. 다시 말하면, 태양광 발전 시스템(100)은 태양 전지 패널(110)의 온도 및/또는 온도 상승률이 일정 수준을 넘어서지 않는 경우 제1 내지 제m 광전 변환 그룹들(GRP1, ..., GRPm) 모두를 턴온시키기 때문에, 제1 내지 제m 광전 변환 그룹들(GRP1, ..., GRPm)이 동시에 동작하고 있다는 것은 태양 전지 패널(110)의 온도 및/또는 온도 상승률이 일정 수준을 넘어서지 않고 있음을 의미한다. 이에, 태양광 발전 시스템(100)은 냉각 장치(120)로 하여금 히트 파이프 내 집열 매체의 이동 속도를 기준 이동 속도로 유지시키도록 함으로써, 태양 전지 패널(110)의 냉각 속도를 기준 냉각 속도로 유지시킬 수 있다. 반면에, 태양광 발전 시스템(100)은 태양 전지 패널(110)의 온도 및/또는 온도 상승률이 일정 수준을 넘어서는 경우 제1 내지 제m 광전 변환 그룹들(GRP1, ..., GRPm)을 교번하여 턴온시키기 때문에, 제1 내지 제m 광전 변환 그룹들(GRP1, ..., GRPm)이 교번하여 동작하고 있다는 것은 태양 전지 패널(110)의 온도 및/또는 온도 상승률이 일정 수준을 넘어서고 있음을 의미한다. 이에, 태양광 발전 시스템(100)은 냉각 장치(120)로 하여금 히트 파이프 내 집열 매체의 이동 속도를 증가시키도록 함으로써, 태양 전지 패널(110)의 냉각 속도를 증가시킬 수 있다. 그 결과, 턴오프 상태에 있는 광전 변환 그룹(GRP)에 포함된 태양 전지(SC)들이 빠르게 냉각되어, 해당 태양 전지(SC)들의 온도가 광전 변환 효율이 급격히 떨어지는 온도대(TB) 밑으로 빠르게 도달할 수 있다.
본 발명은 태양광 발전 시스템에 광범위하게 적용될 수 있다. 한편, 이상에서는 본 발명에 대하여 실시예들을 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 아래 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
100: 태양광 발전 시스템 110: 태양 전지 패널
SC: 태양 전지 STR: 태양 전지 스트링
GRP: 광전 변환 그룹 120: 냉각 장치
130: 온도 측정 장치 140: 컨트롤러
150: 축전지

Claims (10)

  1. 2개 이상의 태양 전지들로 각각 구성된 제1 내지 제n(단, n은 2이상의 정수) 태양 전지 스트링들을 포함하는 태양 전지 패널;
    상기 태양 전지 패널에서 생성된 전력을 저장하는 축전지;
    상기 태양 전지 패널을 냉각시키는 냉각 장치;
    상기 태양 전지 패널의 온도를 측정하는 온도 측정 장치; 및
    상기 제1 내지 제n 태양 전지 스트링들을 서로 인접하지 않는 비인접 태양 전지 스트링들로 각각 구성된 제1 내지 제m(단, m은 2이상의 정수) 광전 변환 그룹들로 구분하고, 상기 태양 전지 패널의 상기 온도에 기초하여 상기 제1 내지 제m 광전 변환 그룹들 각각의 동작 여부를 결정하는 컨트롤러를 포함하고,
    상기 태양 전지 패널의 상기 온도가 기준 온도 이상이면, 상기 컨트롤러는 상기 제1 내지 제m 광전 변환 그룹들을 교번하여 동작시키며,
    상기 태양 전지 패널의 상기 온도가 상기 기준 온도 미만이면, 상기 컨트롤러는 상기 제1 내지 제m 광전 변환 그룹들을 동시에 동작시키는 것을 특징으로 하는 태양광 발전 시스템.
  2. 삭제
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 태양 전지 패널의 상기 온도가 상기 기준 온도 이상일 때, 상기 컨트롤러는 상기 태양 전지 패널의 상기 온도가 높을수록 상기 제1 내지 제m 광전 변환 그룹들을 빠르게 교번하여 동작시키는 것을 특징으로 하는 태양광 발전 시스템.
  4. 삭제
  5. 2개 이상의 태양 전지들로 각각 구성된 제1 내지 제n(단, n은 2이상의 정수) 태양 전지 스트링들을 포함하는 태양 전지 패널;
    상기 태양 전지 패널에서 생성된 전력을 저장하는 축전지;
    상기 태양 전지 패널을 냉각시키는 냉각 장치;
    상기 태양 전지 패널의 온도를 측정하는 온도 측정 장치; 및
    상기 제1 내지 제n 태양 전지 스트링들을 서로 인접하지 않는 비인접 태양 전지 스트링들로 각각 구성된 제1 내지 제m(단, m은 2이상의 정수) 광전 변환 그룹들로 구분하고, 상기 태양 전지 패널의 상기 온도에 기초하여 상기 제1 내지 제m 광전 변환 그룹들 각각의 동작 여부를 결정하는 컨트롤러를 포함하고,
    상기 태양 전지 패널의 상기 온도의 상승률이 기준 상승률 이상이면, 상기 컨트롤러는 상기 제1 내지 제m 광전 변환 그룹들을 교번하여 동작시키며,
    상기 태양 전지 패널의 상기 온도의 상기 상승률이 상기 기준 상승률 미만이면, 상기 컨트롤러는 상기 제1 내지 제m 광전 변환 그룹들을 동시에 동작시키는 것을 특징으로 하는 태양광 발전 시스템.
  6. 제 5 항에 있어서, 상기 태양 전지 패널의 상기 온도의 상기 상승률이 상기 기준 상승률 이상일 때, 상기 컨트롤러는 상기 태양 전지 패널의 상기 온도의 상기 상승률이 클수록 상기 제1 내지 제m 광전 변환 그룹들을 빠르게 교번하여 동작시키는 것을 특징으로 하는 태양광 발전 시스템.
  7. 삭제
  8. 제 1 항에 있어서, 상기 제1 내지 제n 태양 전지 스트링들 각각은 상기 태양 전지 패널 내에서 개방 루프 형상 또는 폐쇄 루프 형상을 갖는 것을 특징으로 하는 태양광 발전 시스템.
  9. 제 1 항에 있어서, 상기 냉각 장치는 상기 태양 전지 패널의 표면에 냉각수를 살포하는 살수 장치이고, 상기 제1 내지 제m 광전 변환 그룹들이 동시에 동작할 때보다 상기 제1 내지 제m 광전 변환 그룹들이 교번하여 동작할 때 상기 냉각수의 살포 횟수를 증가시키는 것을 특징으로 하는 태양광 발전 시스템.
  10. 제 1 항에 있어서, 상기 냉각 장치는 상기 태양 전지 패널의 하부에 배치되어 상기 태양 전지 패널에서 발생하는 열을 흡수하는 히트 파이프를 포함하는 축열 장치이고, 상기 제1 내지 제m 광전 변환 그룹들이 동시에 동작할 때보다 상기 제1 내지 제m 광전 변환 그룹들이 교번하여 동작할 때 상기 히트 파이프 내 집열 매체의 이동 속도를 증가시키는 것을 특징으로 하는 태양광 발전 시스템.
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