KR19980063763A - 태양 전지 장치 - Google Patents

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Abstract

높은 집속 배율의 고정된 형태의 태양 집속기를 가진 태양 전지 장치를 제공할 목적으로, 공기의 굴절 지수보다 큰 굴절 지수를 가지는 한 쌍의 프리즘에 의하여 형성된 V자형 첨두부로부터 연장되는 연장부(30)상에 태양 전지(12)가 설치되고, 태양 광선(10)이 도달하는 입사 표면(20)의 후측면상에 거울 표면(18)이 형성된다. 거울 표면(18) 및 입사 표면(18)은 V형 첨두부를 향하여 넓어지는 방법으로 형성된다. 프리즘(16)상에 입사하는 태양 광선(10)은 거울 표면(18)상에 반사 및 입사 표면(20)상에 전반사를 각각 수행한다. 그러한 반사를 반복한후에, 연장부(30)의 바닥 표면에 태양 광선(10)이 도달하고, 태양 전지((12)에 외부 빛(22)으로 나타난다.

Description

태양 전지 장치
본 발명은 태양 집속기를 가진 태양 전지 장치에 관한 것이고, 특히 태양 광선 집속이 개선된 태양 집속기에 관한 것이다.
태양 전지를 사용하는 전력 발생 시스템의 비용을 줄이는 목적으로 렌즈를 통하여 태양 광선을 집속함으로써 값비싼 태양 전지를 사용하는 면적을 줄이는 기술이 공지되어 있다. 또한 태양 전지 장치의 전력 발생 효율을 개선시킬 목적으로 태양 광선을 추적하는 기술이 공지되어 있다. 그러나 그러한 태양 추적 시스템은 태양 전지 장치의 높은 구동 비용 및 유지보수를 위한 많은 인력을 필요로 하게 된다. 이 때문에 고정형의 집광기도 종래부터 검토되고 있다.
일본 공개공보 제 평 2-203160호는 고정된 태양 집속기가 공지되어 있다. 이러한 종래 고정된 형태의 태양 집속기는 도 16에 도시된 바와같이 한쪽 끝이 좁아지는 구성을 형성한다. 특히 내부 거울은 태양 전지측상의 거울 직경이 다른측상의 직경보다 짧게 되도록 구성된다.
그러나, 상기 언급한 종래 태양 광선 집속기에서, 한쪽 끝이 좁아지게 구성된 내부거울(100)상에 입사된 태양 광선(10)의 일부분은 내부 거울(100)상에서 반복적으로 반사되어 최종적으로 입사 방향 즉 하늘 방향으로 뻗어나간다. 그러므로 한쪽 끝이 좁아지는 내부 거울(100)을 사용하는 태양 집속기에서는 집속 배율이 개선될 수 없다는 문제점이 있다.
도 17은 도 16에 도시된 바와같이 한쪽 끝이 좁아지게 구성된 내부 거울(100)을 사용함으로써 태양 전지(12)의 수용 표면상에서 태양(10)을 집속하는 장치를 설명한다. 도 17에서, 입사각는 태양 광선(10)의 방향과 상기 태양 전지(12)의 수용 표면에 수직인 수직 선(14)사이의 각(θ)으로 표시된다.
도 18은 도 17에 도시된 태양 전지 장치에서의 태양 집속기상에 입사한 모든 태양 광선에 대한 태양 전지(12)의 수용 표면상에 입사된 부분 태양 광선의 비율로서 상기 언급한 입사각과 출사 강도사이의 관계를 나타낸다. 세로 좌표축은 출사 강도를 나타내고 가로 좌표축은 입사각을 나타낸다. 도 17에 도시된 태양 집속기는 높이가 60mm이다. 입사구의 직경은 40mm이고 출사구의 직경은 8mm이다. 태양 집속기의 집속 비율은 2.5 대 1이다.
제 18도에 도시된 바와같이, 입사각이 증가함에 따라, 출사 강도는 떨어지고, 입사각이 10°를 초과할 때, 출사 강도는 25% 이하로 떨어진다. 상기 언급한 바와같이, 이 이유는 입사각이 증가함에 따라 입사 방향으로 나가는 태양 광선의 양이 한쪽 끝이 좁아지게 구성된 내부 거울(100)상의 반사로 인하여 증가되기 때문이다.
상기 언급한 바와같이, 입사 방향으로 나가는 태양 광선으로 인하여 그러한 한쪽 끝이 좁아지는 형태의 태양 집속기에서는 집속 배율이 개선될 수 없다. 반면에, 내부 거울(102)의 부분이 도 19에 도시된 바와같이 평행하게 정렬되거나 내부 거울(102)의 부분이 도 20에 도시된 바와같이 거울의 직경이 태양 전지를 향하여 넓어지는 방법으로 정렬되는 태양 집속기에서, 입사 태양 광선은 반사가 반복되는 동안에 입사 방향으로 나가지 않을 것이다. 그러나, 입사구 및 출사구가 크기가 동일하거나 또는 전자가 후자보다 작기 때문에, 집속 배율을 개선하는 것이 불가능하다.
또한, 일본 특허 공개공보 제 소화 54-18762호는 삼각형 부분을 갖고 반사 및 전반사를 이용하여 집속을 수행하는 프리즘으로 구성된 태양 집속기를 개시 하고 있다. 도 21에서, 참조로 앞서 언급한 프리즘(16)의 구조가 도시되어 있다. 또한 도 22의 예에서, 도 21에 도시된 한 쌍의 프리즘(16)이 V형태로 서로 마주보면서 정렬되어 있다. 도 21 및 22에 도시된 구조의 예에서, 입사 표면(20)에 대항하여 정렬된 표면은 거울 표면(18)이다. 입사 표면(20)을 통과하는 태양 광선(10)은 거울 표면(18)상에 반사된다. 그러면 태양 광선(10)은 다시 입사 표면(20)으로 복귀한다. 그곳에서 전반사가 수행되고 태양 전지(12)에 들어간다.
그러나, 도 21에 도시된 구성에서, 입사 표면(20)상의 전반사 조건을 만족시키기 위하여, 프리즘(16)의 첨두각(α)는 소정의 각보다 커야한다. 그러므로, 입사 표면(20)의 표면적에 대한 태양 전지(12)의 표면적의 비율은 자동적으로 결정되기 때문에 앞서 언급한 값을 초과하는 집속 배율을 얻기 어려운 문제점이 있다.
도 22에 도시된 구조에서, 2개의 프리즘이 마주보며 배열시킬 목적으로, 상응하는 태양 전지(12)는 직선이 아니고 서로에 대하여 소정의 각을 형성하도록 프리즘(16)의 바닥 표면상에 정렬된다. 결론적으로, 이러한 실시예에 따른 태양 접속기에서, 실제 장치에 장착되는 것은 실제적으로 어렵다.
도 23에 도시된 구조는 2개의 프리즘이 마주보며 배열시킬 목적으로 구성된다. 특히 V자형 물체의 첨두측상에 평평한 바닥 표면을 가지기 위하여, V자형 물체의 첨두로부터 더 연장되는 연장부(30)가 제공된다. 그러한 구조 때문에, 태양 전지(12)는 직선으로 배열될 수 있다. 이러한 경우에, 연장부(30)가 도 16에 도시된 바와같이 한쪽 끝이 좁아지는 형태일 때, 전반사는 그 부분에서 반복적으로 수행될 수 있고 태양 광선(10)이 입사 방향으로 나갈 수 있다. 그러므로 V자형 물체의 첨두부로부터 더 연장되는 연장부(30)을 형성하기 위하여, 구조의 조건을 최상으로할 필요가 있다.
본 발명은 상기 언급한 종래 문제점을 고려하여 만들어졌다. 그것은 높은 집속 배율의 고정된 형태의 태양 집속기를 가지는 태양 전지 장치를 제공하는 것이다.
상기 언급한 목적을 이룩하기 위하여, 본 발명의 제 1 형태에 따라서, 아래 사항을 포함하는 태양 전지 장치가 제공된다.
태양 집속기는 삼각형 구조로되어 있고 공기의 굴절 지수보다 큰 굴절 지수를 갖는 투명 부재로 구성되고 반사 및 전반사를 이용하여 태양 광선을 집속하는 한쌍의 프리즘으로 구성되고,
V 형태는 전술한 한 쌍의 프리즘으로 구성되고 V 형태의 첨두부로부터 더 연장되는 연장부의 바닥 표면상에 태양 전지가 정렬된다.
더욱이 본 발명의 제 2형태에 따르면, 태양 전지 장치의 제 1형태에서, 세로 방향으로 연장되는 V홈은 V형태의 첨두부에 형성된다.
더욱이 V형태는 본 발명의 제 3형태에 따르면, 태양 전지 장치의 제 1형태에서, 연장부는 프리즘의 굴절 지수보다 큰 굴절 지수를 가진다.
본 발명의 제 4형태에 따르면, 태양 전지 장치의 제 3형태에서, 상기 연장부 및 프리즘 사이의 경계면은 프리즘 측면상에 볼록 형상을 가진다.
본 발명의 제 5형태에 따르면, 태양 전지 장치의 제 1형태에서, 거울 표면은 각 프리즘의 입사 표면의 반대측인 후면에 형성된다.
본 발명의 제 6형태에 따르면, 태양 전지 장치의 제 1형태에서, 부착층은 태양 전지 및 상기 연장부 사이에 제공된다.
본 발명의 제 7형태에 따르면, 태양 전지 장치의 제 1형태에서, 프리즘 단면부의 역상의 삼각형 구멍이 프리즘 내부에 제공된다.
더욱이 본 발명의 제 8형태에 따르면, 태양 전지 장치의 제 7형태에서, 프리즘의 굴절 지수보다 작은 굴절 지수를 가진 물질이 상기 구멍에 채워진다.
더욱이, 본 발명의 제 9형태에 따르면, 아래 사항을 포함하는 태양 전지 장치가 제공된다.
태양 집속기는 삼각형 구조로 되어 있고 공기의 굴절 지수보다 큰 굴절 지수를 가지고 반사 및 전반사를 이용하여 태양 광선 집속을 수행하는 프리즘으로 구성되고,
상기 프리즘은 프리즘에 대한 입사각이 점점 커지는 방향으로 입사 태양 광선을 편광시키는 편광자를 가진다.
더욱이 본 발명의 제 10형태에 따르면, 태양 전지 장치의 제 9형태에서, 상기 편광자는 프레넬 렌즈이다.
더욱이 본 발명의 제 11형태에 따르면, 태양 전지 장치의 제 10형태에서, 입사 표면 및 프레넬 렌즈의 바닥 표면사이에 배치된 표면은 소정의 각에 의하여 프리즘의 입사 표면으로 경사진다
더욱이 본 발명의 제 12형태에 따르면, 태양 전지 장치의 제 10형태에서, 상기 프리즘은 프리즘의 입사 표면이 수평이 되도록 정렬된다.
더욱이, 본 발명의 제 13형태에 따르면, 태양 전지 장치의 제 9형태에서, 상기 편광자는 삼각형 프리즘이다.
더욱이, 본발명의 제 14형태에서, 태양 전지 장치의 제 1 또는 제 9형태에서, 상기 프리즘 및 태양 전지사이의 경계면의 프리즘에 있는 영역에 볼록 노치가 제공된다.
도 1은 본 발명에 따른 태양 집속기의 제 1실시예를 나타내는 단면도;
도 2는 도 1에 도시된 태양 집속기에서 거울 표면이 없는 경우의 태양 투과 형태를 나타내는 설명도;
도 3은 도 1에 도시된 집속기에서 거울 표면상의 반사 형태를 나타내는 설명도;
도 4는 도 1의 태양 집속기에 의하여 수행된 집속 형태를 나타내는 모의 실험 결과를 나타내는 도면;
도 5는 도 4의 확대도;
도 6은 도 1에 도시된 태양 집속기의 구조를 결정하기 위하여 각 요소를 나타내는 설명도;
도 7은 값(c)이 도 6에서 변할 때 입사각 및 출사 강도 사이의 관계를 나타내는 도면;
도 8은 값(b)이 도 6에서 변할 때 입사각 및 출사 강도 사이의 관계를 나타내는 도면;
도 9는 값(a)이 도 6에서 변할 때 입사각 및 출사 강도 사이의 관계를 나타내는 도면;
도 10은 값(1)이 도 6에서 변할 때 입사각 및 출사 강도 사이의 관계를 나타내는 도면;
도 11은 값(1)이 도 6에서 변할 때 입사각 및 출사 강도 사이의 관계를 나타내는 도면;
도 12는 도 11에서 바닥에 존재하는 공기가 제거된 경우의 태양 광선의 진행 방향 상태를 나타내는 도면;
도 13은 도 1에 도시된 태양 전지 및 태양 집속기가 결합된 경우의 냉각 방법을 나타내는 도면;
도 14는 본 발명의 제 2실시예에 따라서 태양 집속기 부분을 나타내는 도면;
도 15는 도 14에 도시된 태양 집속기의 구조가 변경될 때 입사각 및 출사 강도사이의 관계를 나타내는 도면;
도 16은 한쪽 끝이 좁아지는 형태를 가진 종래의 반사형 태양 집속기상에 태양 반사 형태를 나타내는 설명도;
도 17은 도 16에 도시된 태양 전지 및 태양 집속기의 조합을 나타내는 도면;
도 18은 도 17에서 도시된 태양 집속기의 입사각 및 출사 강도사이의 관계를 나타내는 도면;
도 19는 반사 표면이 병렬로 정렬된 경우의 반사형 태양 집속기의 태양 광선 진행 상태를 나타내는 도면;
도 20은 반사 표면이 외부 포트를 향하여 넓어지는 경우의 반사형 태양 집속기의 태양 광선 진행 상태를 나타내는 도면;
도 21은 반사 및 전반사를 반복함으로써 집속을 수행하는 종래 태양 집속기의 부분을 나타내는 도면;
도 22은 V형태로 서로 마주보면서 정렬된 한 쌍의 태양 집속기를 가지는 구조를 설명하는 도면;
도 23은 한 쌍의 삼각형 프리즘으로 구성된 V형 태양 집속기의 바닥 표면을 가진 구조가 연장되는 것을 나타내는 도면;
도 24은 본 발명의 제 3실시예에 따른 태양 전지 장치 부분을 나타내는 도면;
도 25은 본 발명의 제 3실시예에 따른 태양 전지 장치의 확대 부분을 나타내는 도면;
도 26은 본 발명의 제 4실시예에 따른 태양 전지 장치의 구조 부분을 나타내는 도면;
도 27A는 본 발명의 제 5실시예에 따라서 태양 전지 장치의 구조를 부분을 나타내는 도면;
도 27B는 프레넬 렌즈의 확대도;
도 28은 도 27에 도시된 실시예의 프레넬 렌즈에 태양 광선이 들어가는 경우의 형태를 나타내는 설명도;
도 29은 도 27에 도시된 실시예의 프레넬 렌즈에 태양 광선이 들어가는 경우의 형태를 나타내는 설명도;
도 30은 본 발명의 제 6실시예에 따른 태양 전지 장치의 구조 부분을 나타내는 도면;
도 31은 본 발명의 제 6실시예에 따른 태양 전지 장치의 구조 부분을 나타내는 도면;
도 32는 도 30에 도시된 실시예에 따른 프레넬 렌즈에 태양 광선이 들어가는 경우의 형태를 나타내는 설명도;
도 33은 도 30에 도시된 실시예에 따른 프레넬 렌즈에 태양 광선이 들어가는 경우의 형태를 나타내는 설명도;
도 34는 도 30에 도시된 실시예에 따른 프레넬 렌즈에 태양 광선이 들어가는 경우의 형태를 나타내는 설명도;
도 35은 본 발명의 제 7실시예에 따른 태양 전지 장치의 구조 부분을 나타내는 도면;
도 36은 도 35에 도시된 실시예에 따른 삼각형 프리즘에 태양 광선이 들어가는 경우의 형태를 나타내는 설명도;
도 37은 도 35에 도시된 실시예에 따른 확대된 삼각형 프리즘에 들어가는 경우의 형태를 나타내는 설명도;
도 38은 본 발명의 제 8실시예에 따른 태양 전지 장치의 구조 부분을 나타내는 도면.
본 발명의 바람직한 실시예는 첨부된 도면을 참조로 실질적으로 기술될 것이다.
도 1은 본 발명의 제 1실시예에 따른 태양 집속기를 나타내는 단면도이다. 도 1에 도시된 이러한 실시예의 태양 집속기에서, 한 쌍의 프리즘이 서로 마주 보면서 정렬되고 길이 방향으로 연장되는 V형으로 형성된다. V자형 첨두부에서, 태양 전지(12)가 설치된 연장부가 제공된다. 이러한 프리즘(16)은 V자형의 첨두부를 향하여 프리즘의 벽 두께가 증가하는 방법으로 형성된다. 더욱이 거울 표면(18)은 입사 표면(20)의 다른 측면인 프리즘(16)의 후면으로부터 은 또는 알루미늄등과 같은 반사막을 직접 증착시킴으로써 또는 거울을 상기 후면에 고정시킴으로써 형성된다.
거울 표면(18)이 후면에 형성되어 있지 않은 경우에는, 태양 전지(12)에 세운 수직선(14)이 입사하는 태양 광선과 이루는 각도인 입사각(θ)이 커지면, 상기 입사 태양 광선이 도 2에 도시된 바와같이 프리즘(16)의 후측면을 통하여 외측으로 투과된다. 상기 언급한 이유로, 전술한 거울 표면(18)이 형성되고 후면측을 통하여 외부측에 투과되는 태양 광선이 반사되어 프리즘(16)의 내부로 돌아오게 한다.
프리즘(16)은 반사 지수가 공기보다 큰 예를들면 투명 합성 수지 또는 유리로 구성된다. 그러므로, 프리즘(16)의 입사 표면으로부터 입사 태양 광선(10)이 거울 표면(18)을 반사하여 다시 입사 표면(20)으로 복귀하면 상기 언급한 바와같이 전반사를 수행한다. 이러한 경우에, 거울 표면(18) 및 입사 표면(20)은 그 사이의 거리가 태양 전지(12)를 향하여 넓어지도록 구성된다. 그후, 도 16에 도시된 경우와 달리, 입사 태양 광선(10)은 그러한 반사를 반복하는 동안에 다시 입사 방향으로 나가지 않을 것이다. 그러므로 거울 표면상의 반사 및 입사 표면(20)상의 전반사는 반복적으로 수행된다. 도 1에 도시된 바와같이, 태양 광선(10)은 V자 형태의 첨두부의 연장부(30)에 도달하고, 출사 빛(22)는 하부 단부의 태양 전지(12)에 나타난다.
상기 언급한 바와같이, 거울 표면(18) 및 입사 표면(20)사이의 거리는 태양 전지(12)을 향하여 넓어지고, 입사 표면(20)상의 전반사는 쉽게 발생된다. 그러나 만약 입사각(θ)이 도 3에 도시된 바와같이 너무 많이 증가하면, 입사 표면상에서 반사후 입사 표면(2)상의 전반사 조건이 만족스럽지 않을 것이다. 그러므로 태양 광선(10)은 입사 표면(20)을 통하여 외부로 전송된다. 또한 도 3에 도시된 원리로 인하여 V자형을 구성하는 한 쌍의 프리즘 사이에 개구부로부터 입사 방향으로 나아간다. 그래서, 태양 광선(10)의 입사각(θ)에 대한 어떤 최적 범위가 있다.
입사각(θ)의 범위에 대하여, 만약 태양 전지(12)에 대향하면서 형성된 수직선(14)에 ±24°정도의 범위가 보장된다면, 계절의 변화로 인한 입사각의 변화 즉 경사도는 ±23.4°가 될 것이다. 그래서, 집속이 완벽하게 이룩된다. 반면, 하루중의 태양의 움직임 즉 시각이 180°이기 때문에, 이동에 완벽하게 따라 가는 것은 불가능하다. 그러나, 도 1에 도시된 바와같이, 태양각의 변화에 대한 측정으로서, 태양 집속기가 가능한한 많이 태양 광선을 집속하기 위하여 길이 방향으로 연장된다. 상기 언급한 구조로 인하여, 태양 집속기를 이동함으로써 태양 광선을 추적하지 못할지라도 태양 광선의 집속이 가능하다. 결과적으로, 고도의 집속 배율의 태양 집속기가 실현될 수 있다.
이러한 실시예의 태양 집속기에서, 전반사의 이용으로 인하여, 반사가 반복될지라도 빛의 강도가 극단적으로 감소되지 않을 것이다. 반면, 거울 표면이 후측면상의 반사에 사용되기 때문에, 입사각(θ)이 커질 때, 빛의 강도가 거울 표면(18)상의 반사에 의하여 감소된다. 그러나, 만약 알루미늄 또는 은이 사용된다면, 그 각각은 높은 반사율을 가지고, 반사의 약 90%을 보장할 수 있다.
이러한 실시예에 따라서 태양 집속기의 수행이 프리즘(16)의 구조 및 반사 지수에 의하여 결정된다. 여기서, 반사 지수가 폴리탄산에스테르(1.59)에 설정되고 10개의 태양광선이 들어가는 모의 실험이 수행된다. 모의 실험의 결과는 도 4 및 도 5에 각각 도시된다. 덧붙여 말하면, 도 5는 도 4의 확대도이다. 도 4 및 도 5에 도시된 예에서, θ = 0°의 조건에서, 10개의 광선이외에 2개의 광선이 입사 방향으로 나가고 8개의 광선이 바닥으로부터 외부 빛(22)으로서 나타난다.
도 6에 도시된 바와같은 모의 실험에서, 출사구 a의 폭, 입사구b의 폭, 연장부c의 깊이, 태양 집속기1의 높이는 이러한 실시예에 따라서 태양 집속기의 구성을 결정하는 요소로서 선택된다. 기본적인 구성으로서, 아래와 같은 값으로 설정된다: a = 4mm; b = 20mm; c = 3mm; 1 = 60mm. 입사하는 광선수에 대한 바닥부로부터 출사하는 광선의 비율로서 출사 강도가 계산되고, 입사 각도의 관계를 조사하였다. 이러한 예에서, 1차원의 집속이 도 1에서와 같이 수행된다.
도 7은 연장부(c)의 깊이가 변하는 경우의 입사각 및 외부 강도사이의 관계를 나타낸다. 도 7에서, (c)값이 증가할 때, 출사 강도가 감소된다. 그러나, 만약 (c)값이 증가하면, 출사 강도는 보다 넓은 입사각에 이르기까지 일정한 레벨을 유지한다. 그 이유는 아래에 설명된다. 값(c)가 커지면, 연장부(30)의 한쪽 끝이 좁아지는 형태의 부분은 길어진다. 그래서, 입사 방향으로 나가는 태양 광선의 량은 증가하고, 출사 강도는 약해진다. 그러나, 거울 표면(18) 및 입사 표면(20)사이의 거리는 태양 전지에서 좁아지고, 내부 표면(20)상의 전반사는 보다 쉽게 수행되고, 그러므로서 심지어 큰 각도에서도 집속이 수행된다. 그러므로, 태양의 기울기를 보완할 목적으로, 요구된 값의 입사각 예를들면 24°의 입사각을 보장할 수 있는 가장 적은 (c) 값을 선택하는 것이 최적이다.
도 8은 입사구의 폭(b)가 도 6에서와 같이 변경되는 경우의 입사각 및 출사 강도 사이의 관계를 나타낸다. 도 8에서, (a) 값이 기본적인 구성의 경우에 대하여 4mm로 유지되고, 반면 (c) 값이 변경된다. 도 8에서 명백한 바와같이, 값(b)의 증가로 인하여 집속 정도가 점점 더 증가하면, 작은 입사각에서 출사 강도는 점점 더 감소한다. 입사 강도가 25°의 입사 강도로 유지하기 위하여, (b)의 값이 15mm로 유지된다. 이러한 경우에, 집속도는 3.75(15/4)가 될 것이다. 그 이유는 아래와 같다. 값(b)가 증가할 때, 거울 표면이 외측으로 경사진다. 그래서, 거울 표면(18)에 대한 입사각이 작고, 다른 말로하면, 태양 광선이 거의 직각으로 이르게되고, 그것은 거울 표면(18)상에 반사하는 태양 광선이 입사 표면(20)상의 전반사를 수행하기 어렵게 된다. 더욱이, 연장부(30)에서 좁아지는 정도는 더 심하게 된다.
도 9는 출사구(a)의 폭이 도 6과 같이 변경되는 경우 입사각 및 출사 강도 사이의 관계를 나타낸다. 도 9에서, (b)값이 기본적인 구성에 대해 20mm로 유지되고, 반면 (a)값은 변경된다. 도 9에서의 명백한 바와같이, 24°의 입사각에서의 출사 강도는 출사구(a)의 폭 5mm까지, 즉 집속도에서 약 4배정도까지 이룩된다. 그래서, 도 8 및 도 9에 도시된 출력으로 판단하건데, 집속도가 일정하게 유지되면 (a)가 변경되는지 또는 (b)가 변경되는 지에 따라 출력에 커다란 차이가 없다.
도 10은 태양 집속기(1)의 높이가 변경되는 경우의 입사각 및 출사 강도사이의 관계를 나타낸다. 도 10에서, (1)의 값이 적어질 때 전체 출사 강도는 감소되고, 그러나 일정하게 유지되는 출사 강도는 큰 입사각까지 유지된다. (1)의 값이 커지면, 태양 전지에서 거울 표면(18) 및 입사 표면(20)사이의 거리가 좁아지는 정도는 줄어들고, 입사 표면(20)상의 전반사를 수행하기가 어렵다. 반면, (1)의 값이 줄어들면, 연장부에서 한쪽끝이 좁아지는 정도가 증가하면, 입사 방향으로 나가는 태양 광선의 양이 증가된다. 이러한 값의 상대적인 균형이 상기 언급한 출력에 이르게된다. 그러므로, 설치 공간 및 수행사이의 적절한 균형을 고려하여 60mm이상이 적절하다.
이러한 실시예에 따라서 상기 언급한 태양 집속기에서, 도 11에 도시된 바와같이, 프리즘(16)이 높은 반사 지수를 가지기 때문에, 연장부(30)의 바닥에 이르는 태양 광선(10)은 바닥상의 전반사로 인하여 다시 입사 방향으로 나갈 수 있다. 도 12에 도시된 바와같이, 태양전지(12) 및 프리즘(16)의 연장부(30) 사이에 접착제층(24)으로 메우고 공기를 제거함으로써 전반사를 방지할 수 있다. 그러한 구성으로 인하여, 반복적인 반사를 수행함으로써 프리즘(16)으로 진행하고 바닥에 이르는 전체 태양 광선(10)을 연장부(30)의 바닥부상에서 전반사하지 않고 태양전지(12)로 들어가게 하는 것이 가능하다.
도 13은 이러한 실시예에 따라서 태양 전지(12) 및 태양 집속기의 조합으로 태양 전지(12)의 냉각 방법을 나타낸다. 도 13에서, 태양 전지(12)는 냉각제(26)가 태양 집속기의 V형 첨두부를 통과하게 하므로서 냉각된다. 냉각제가 통과하는 냉각 파이프에 의하여 셀의 후면측으로부터 태양전지(12)를 냉각하는 것이 바람직하다(도면에 도시되지 않았음).
(제 2실시예)
도 14는 본 발명의 제 2실시예에 따라서 태양 집속기를 나타내는 부분이다. 이러한 실시예는 세로 방향으로 연장되는 V홈(28)은 한 쌍의 프리즘(16)으로 구성된 V형 첨두부상에 구성되는 것을 특징으로 한다. 프리즘(16)의 연장부는 2개의 거울 표면(18) 사이에 배치되고 한쪽 끝이 좁아지는 형태를 가진다. 그러나, 제 14도에 도시된 바와같이, 만약 V홈(28)이 첨두부상에 형성되면, 연장부(30)의 형태에서 한쪽 끝이 좁아지는 정도가 변경되고 그러므로서 변경정도에 상응하는 부분에 의하여 입사 방향으로 복귀하는 태양 광선 량이 감소한다. 입사구(b)의 폭을 증가시키고 도 14의 출사구(a)의 폭이 감소함으로서 집속 배율이 증가되는 경우에 조차도, 프리즘(16)의 연장부(30)의 바닥 형태에서 한쪽 끝이 좁아지는 정도가 변경되기 때문에 도 8 및 도 9에 도시된 경우만큼 입사각의 증가에 대한 출사 강도의 저하가 현저하지 않다. 결과적으로, 이러한 실시예의 태양 집속기에서, 심지어 더 집속 배율을 개선하는 것이 가능하다.
출사구(a)의 폭, 입사구(b)의 폭, 연장부(c)의 깊이, V자홈(d)의 하부 깊이, V홈(e)의 개구부 높이, 태양 집속기(1)의 높이가 변경되는 경우의 입사각 및 출사 강도 사이의 관계를 찾기 위하여 실험이 이루어졌다. 이러한 연구에서, 반사 지표가 제 1실시예에서와 동일한 방법으로 1.59로 유지되게 가정되었다.
아래의 도표에 도시된 3가지 형태의 연구가 이루어졌다.
모드 1 a = 5 b = 25 c = 10 d = 3 e = 30 1 = 70
모드 2 a = 5 b = 25 c = 10 d = 3 e = 15 1 = 70
모드 3 a = 5 b = 23 c = 10 d = 3 e = 15 1 = 70
도 15는 상기 언급한 3가지 종류의 모드에서 입사각 및 출사 강도사이의 관계를 나타낸다. 도 15에서, 출사 강도의 80 내지 90페센트는 모드 3의 경우에서 24° 입사각에서 유지될 수 있다. 모드 3의 경우에서 집속 배율은 4.6이고, 상기 언급한 제 1실시예의 경우와 비교하여 개선된다.
(제 3실시예)
도 24는 본 발명의 제 3실시예에 따라서 태양 전지 장치를 나타내는 부분이다. 전술한 실시예 1, 2에서, 도 23에 도시된 연장부(30)의 최적 조건이 결정된다. 반대로, 이러한 실시예에서, 연장부(30)에서 특정 제한이 없기 때문에, 그 부분에 대한 반사지수에 대한 측정이 실행된다.
특히, 프리즘(16)보다 더 큰 반사 지수를 가지는 재료가 연장부(30)에 사용되고 한 쌍의 프리즘(16)이 연장부(30)와 접속되도록 구성된다. 도 24에 도시된 바와같이, 그러한 구성으로 인하여, 입사 태양 광선(10)이 프리즘(16) 및 연장부(30)사이의 경계면에서 태양 전지측 상에서 반사된다. 만약 프리즘(16)과 연장부(30)의 결합폭이 L0로 설정되고, 프리즘(16)의 바닥의 폭, 즉 태양 전지(12)가 제공되는 표면 폭이 L1로 지정된다면, L1이L0보다 적게 만드는 것이 가능하다. 그러므로, 태양 전지(12)의 면적은 줄어들 수 있고 집속 배율이 축소 비율에 따라서 개선될 수 있다.
한 쌍의 프리즘(16)이 V자 형태로 결합되고 정렬되는 구성에서, 만약 V자형 내부 각이 70°이고, 태양 광선의 대부분이 고정된 태양 집속기로 집속될 수 있다.
더욱이, 도 25는 이러한 실시예의 확대를 나타낸다. 도 25에서, 프리즘(16)의 결합부 및 연장부(30)의 경계면은 프리즘(16)의 내측상에 볼록한 곡선으로 구성된다. 그러한 구성으로 인하여, 태양 광선(10)은 태양 전지측(12)상에서 더 굴절될 수 있고, 연장부(30)의 바닥 면적이 줄어들 수 있고 집속 배율이 심지어 더 개선될 수 있다.
이러한 실시예에서, 프리즘(16)의 재료로서, 1.50반사지수를 가지는 PMMA수지가 사용되고, 연장부(30)의 재료로서, 1.59반사 지수를 가지는 폴리탄산에스테르(PC) 수지가 사용된다. 엔지니어링 소프트웨어를 사용하는 모의 계산이 그러한 구조에서 규칙적인 간격 및 여러 가지 각도로 상기 프리즘(16)에 들어가는 100개의 태양 광선의 경우에 대해 수행된다. 그 결과, 거의 모든 태양 광선이 약 L1/L0= 0.9에 이르기까지 태양 전지에 도달하는 것이 증명되었다. 그러므로, 연장부(30)의 바닥 영역이 프리즘(16)에 대하여 연장부(30)의 결합 영역의 약 10%로 줄어들 수 있고, 집속 배율이 약 10%까지 개선될 수 있다.
(제 4실시예)
도 26은 본 발명의 제 4실시예에 따른 태양 집속기 부분을 나타낸다. 도 26은 도 24에 도시된 태양 전지 장치에서 한 쌍의 프리즘(16)중 하나를 나타낸다. 상기 실시예는 프리즘(16)의 역상의 삼각형 구멍(32)이 프리즘(16) 내부에 제공되는 것을 특징으로 한다. 이러한 실시예에서, 거울 표면(18)은 태양 광선(10)이 들어가는 입사 표면(20)의 반대측상에 형성되고, 상기 태양 광선(10)은 거울 표면(18) 및 입사 표면(20)상에 반사 및 전반사를 반복한후 도면에 도시되지 않은 태양전지에 들어간다.
이 실시예에서, 프리즘(16)보다 더 작은 굴절 지표를 가지는 물과 같은 물질은 구멍(32)내에 채워진다. 그후, 태양 광선(10)이 직각으로 입사 표면(20)에 들어갈 때, 프리즘(16) 및 구멍(32)사이의 경계면에서 2배로 굴절되어 프리즘(16)의 바닥 방향 즉 태양 전지 방향으로 경사지는 방법으로 거울 표면(18)에 들어간다. 그후, 거울 표면(18)상을 반사하는 태양 광선이 입사 표면상의 전반사를 편리하게 하는 방향으로 향한다. 이것은 거울 표면(18)의 일부분 및 구멍에 의하여 형성된 각(β)이 각(α)보다 작게 할 수 있다. 그래서 프리즘(16)의 바닥 폭이 최초의 L2에서 L3로 줄어들 수 있다. 그 결과, 이 실시예에 따른 프리즘(16)으로 구성된 태양 집속기의 바닥 면적이 구멍(32)이 없는 경우에 비하여 작게 만들어질 수 있고, 그 만큼 집속 배율이 향상될 수 있다.
프리즘(16)이 도 24에 도시된 바와같이 V 형태로 정렬될 때, 입사 표면(20)상에 입사되는 태양 광선(10)의 실제 입사각(10)은 입사 표면(20)에 대향하면서 형성된 수직선에 최소 20°정도이다. 이러한 각도에서 전반사는 거의 발생하지 않는다. 예를들면, PMMA수지가 프리즘(16)의 재료로 사용되고 이 경우에는 구멍(32)이 제공되지 않는다고 가정하면, 프리즘(16)의 첨두부 각(α)는 입사표면(20)상의 전반사 조건을 충족하기 위하여 14.3°가 되어야한다. 반면, 만약 구멍(32)이 제거되고 1.33의 굴절 지수를 가지는 물이 이러한 실시예에서 그 내부에 채워진다면, 심지어 거울 표면(18) 및 구멍(32)사이에 형성된 각(β)이 12.2°인 각일 지라도 전반사 조건이 만족될 것이다. 만약 굴절 지수에서 프리즘과 상당히 다른 공기가 구멍(32)에 채워진다면, 구멍(32)과 수직면(34)에서 전반사가 발생될 것이고, 그러므로서 집속 배율이 비례하여 감소될 것이다. 집속 배율의 감소를 방지할 목적으로, 구멍(32)에 물이 채워질 것이다.
(제 5실시예)
도 27A 및 27B는 본 발명의 제 5실시예에 다른 태양 전지 장치를 나타내는 부분이다. 도 27A에서, 한 쌍의 프리즘(16)의 내부 표면(20)측상에서, 편광자으로서의 프레넬 렌즈(38)가 투명 공간(36)을 통하여 정렬된다. 도 27B는 프레넬 렌즈(38)의 확대된 도면이다. 이 실시예에서, 입사 표면에 대향하면서 형성된 수직선(14)에 각(θ)으로 들어가는 태양 광선(10)은 프리즘(16)의 입사에 우선하여 프레넬 렌즈(38)에 의하여 굴절되고 프리즘(16)상의 입사각는 더 커진다. 이것은 프리즘(16)의 입사 표면(20)상의 전반사 발생을 편리하게 하고, 프리즘(16)의 첨두부 각(α)의 축소를 가능하게 한다. 그러므로 프리즘(16)의 바닥 면적 즉, 태양 전지 면적(도면에 도시되지 않았음)을 줄이는 것이 가능하고, 집속 배율이 개선될 수 있다.
만약 프레넬 렌즈(38)에 각(θ)이 20°로 입사한 태양 광선이 프리즘(16)의 입사면(20)에 26.2°로 입사하도록 굴절시킬 수 있으면, 프리즘(16)의 첨두부각(α)는 14.6°에서 12.3°로 줄어들 수 있다. 결론적으로, 바닥 면적은 15%로 줄어들 수 있고, 그 만큼 집속 배율이 개선될 수 있다.
도 28에 도시된 바와같이, 프레넬 렌즈(38)의 두께를 줄일 목적으로 대개프리즘(16)의 입사 표면(20)에 대하여 입사 표면 및 바닥 사이에 배치된 표면(40)이 수직적이다. 표면(40)으로 인하여, 프레넬 렌즈(38)상에 입사한 태양 광선의 일부분이 전반사를 수행하고 입사 표면(20)상에서 전반사를 수행하기가 어렵게 만드는 방향으로 상기 프리즘(16)에 들어간다. 도 28에서, 50개의 입사 빛(42)중 4개는 전반사에 의하여 부적절한 방향으로 반사된다. 그러므로, 태양 전지상(도면에 도시되지 않았음)의 태양 광선 입사량은 8% 줄어든다.
상기 언급한 문제를 극복하기 위하여, 이러한 실시예에서, 전술한 표면(40)은 프리즘(16)의 내부 표면(20)에 수직이 아니며, 도 29에 도시된 바와같이 소정의 각도로 경사지도록 구성된다. 도 29에서, 표면(40)은 입사 표면(20)에 대향하면서 형성된 직선에 약 20°가 되도록 경사진다. 그러한 구조로 인하여, 표면(40)상에서 프레넬 렌즈상에 입사한 태양 광선이 부적절한 방향으로 전반사하는 비율을 감소시킬 수 있다. 도 29에 도시된 예에서, 태양전지에 입사되는 50개의 입사 광선(42)중 1개만이 전반사한다. 그래서 태양전지에 입사하는 태양 광선의 감소율은 2%에 이른다.
(제 6실시예)
도 30은 본 발명의 제 6실시예에 따라서 태양 전지 장치를 나타내는 부분이다. 도 30에서, 프리즘(16)은 입사 표면(20)이 수평이 되도록 배치되어 있고 태양 전지(12)가 설치되는 바닥이 태양 전지 설치용 보드를 통하여 접하도록 정렬된다. 프리즘(16)의 거울 표면의 측면상에서 지면과 수직적인 방향으로 V홈(46)이 형성된다. V홈(46)은 프리즘(30)에 들어가는 입사 태양 광선이 도 30에 도시된 음(-)방향으로 3차원 방향으로 반사되고 최종적으로 태양전지 방향으로 향하는 기능을 한다. 그러한 V자형 구조는 공지되어 있다. 예를들면, 그것은 공개공보 번역본 제 평 6-511602호에 기술되어 있다. 만약 입사 표면(20)이 수평적으로 배치된다면, 태양 광선은 ±35°의 입사각으로 들어갈 것이다. 이러한 경우에, 만약 상기 언급한 V홈(46)이 제공된다면, PC 수지가 프리즘(16)의 재료로서 사용되고, 프리즘(16)의 첨두부는 21.1°이고, 상기 태양 광선은 전반사로 인하여 태양전지(12)의 방향으로 효율적으로 집속된다.
이러한 실시예에서, 프레넬 렌즈(38)은 프리즘(16)의 입사 표면(20)의 축상에 편광자으로서 제공된다. 이러한 프레넬 렌즈(38)로 인하여, 렌즈상의 태양 광선이 가장 엄격한 각인 -35°의 입사각으로부터 -30°의 약간 변형된 각으로 프리즘(16)에 들어갈 수 있다. 그러므로, 프리즘(16)의 첨두부 각(α)는 19.5°로 줄어들 수있고, 집속 배율은 약 10% 즉 2.59에서 2.82로 개선될 수 있다. 도 30의 예에서는, 태양전지(12)로서 한쪽면 집속 형태를 사용하고, 2개 피이스의 태양 전지로 사용된다. 그러나, 만약 양면 집속 형태로 된다면, 하나의 태양 전지(12)로서 충분하고 전술한 집속 배율은 5.6이 될 것이다.
도 31은 이 실시예의 확대를 나타낸다. 도 31에서, 이 장치는 2개의 프리즘(16)의 바닥이 서로 마주 보지 않고 이러한 바닥들 및 첨두각은 동일 방향이 되도록한다. 그러므로, 프레넬 렌즈(38)의 산 구조는 도 30에 도시된 구조와 다르다.
도 32는 +35°로 전술한 프레넬 렌즈(38)상에 입사되는 광(42)의 일측면을 나타낸다. 이러한 실시예에 사용되는 프레넬 렌즈(38)상에서, 수직면(48)이 입사 표면 및 바닥 사이에 배치되도록 형성되고 프리즘(16)의 입사 표면(20)에 수직적이다. 그러므로 프레넬 렌즈(38)에 입사하는 어떤 빛(42)는 수직면(48)상에 전반사를 수행하고 그 나머지 태양 광선과 다른 각도로 프리즘(16)에 입사한다. 그러나 상기 언급한 바와같이, 이러한 실시예의 프리즘(16)상에 V홈(46)이 형성된다. 그러므로 만약 수직면(48)상에 전반사를 수행하는 태양 광선 각도는 도 32에 도시된 것과 유사하고, 그것은 태양전지(12)의 방향으로 태양 광선을 회수하는 것이 가능할 것이다.
반면에, 도 33은 -35°의 각도로 프레넬 렌즈에 태양 광선이 들어가는 경우의 형태를 나타낸다. 도 33에서, 빛(42)는 수직면(48)에 한번 반사되고 그러면 프레넬 렌즈(38)을 통하여 빠져나올 시점에 다시 굴절된다. 그러므로 태양 광선은 아주 큰 각도로 프리즘(16)의 입사 표면(22)에 들어간다. 그러한 경우에, 심지어 상기 언급한 V홈(46)이 형성될지라도, 태양전지(12)의 측면상에 태양 광선의 방향을 변화시키는 것이 불가능하다. 결론적으로, 이러한 실시예에서, 반사막이 수직면(48)상에 제공되어 태양 광선을 반사할 수 있는 반사 표면을 가지도록 한다. 이러한 반사 표면으로 인하여, 수직면(48)상의 태양 광선 입사가 반사되어 도 34에 도시된 바와같이 양방향 각도로 프리즘(16)의 입사 표면으로 들어간다. 그래서, 그것은 태양전지(12)상에 태양 광선 입사를 편리하게 한다. 또한 태양 광선이 양(+)방향 각도로 프레넬 렌즈(38)에 들어갈 경우에, 수직면(48)상에 반사되게 되어 있다. 그러므로, 그것은 수직면을 상기 언급한 바와같이 반사면으로도 아무런 문제가 생기지 않는다.
상기 언급한 구조로 인하여, 이러한 실시예에서, 프리즘(16)의 첨두부(α)가 줄어들 수있고 그 만큼 집속 배율이 개선될 수 있다.
(제 7실시예)
도 35는 본 발명의 제 7실시예에 따른 태양 전지 장치를 나타내는 부분이다. 도 35에서, 삼각형 프리즘(50)은 도 30에 도시된 프레넬 렌즈(38)에 대한 대용품으로 제공되고 그것은 제 6실시예에 사용된다. 삼각형 프리즘(50)은 또한 -35°의 입사각을 갖는 태양 광선이 약간 변경된 각도인 -30°의 입사각으로 프리즘(16)의 입사 표면(20)에 들어간다. 그러므로 또한 이러한 실시예에서, 프리즘(16)의 첨두부 각도(α)가 19.5°로 축소되는 것이 가능하다. 더욱이, 제 6실시예와 유사하게, 만약 2개 피이스의 태양 전지(12)가 사용된다면, 집속 배율은 약 10%개선될 것이다.
도 36은 도 35에 도시된 삼각형 프리즘(50)상에 빛(42)이 입사한 형태를 나타낸다. 도 36에서, 삼각형 프리즘(50)의 첨두부는 프리즘(16)의 입사 표면 측을 향한다. 도 36의 도시된 예에서 도면의 우측 부분에서는, 빛이 양방향 각도로 프리즘(16)에 들어가기 때문에 문제가 없다. 도면의 왼쪽 측상의 프리즘(16)에 대하여, 삼각형 프리즘(50)상에 입사하는 태양 광선(42)이 -35°각도에서 -30°의 각도로 변경되어 들어간다. 만약 입사각이 -30° 정도이라면, 제 6실시예에 언급한 실시예에 언급한 V홈(46)의 동작으로 인하여 태양 전지(12)에 태양 광선의 방향을 변경시킬 수 있을 것이다. 그러므로 어떠한 경우에도, 태양 전지상의 입사빛의 집속이 수행될 수 있다.
도 37은 삼각형 프리즘(50)의 확대를 나타낸다. 도 37에서, 삼각형 프리즘(50)의 첨두부는 프리즘(16)의 입사 표면(20)의 반대측면과 마주본다. 또한 도 36과 유사한 이러한 실시예에서, 프리즘(16)상에 입사한 빛의 각도가 변경되기 때문에, 집속 배율이 개선될 수 있다. 그러나, 도 37에 도시된 실시예에서, 삼각형 프리즘(50)의 첨두부 주변상에 빛이 입사할 때, 빛(52)의 입사각은 커지게 되고, 상기 빛이 집속될 수 없다. 그러므로 집속 배율은 도 36에 도시된 예보다 약간 적게 된다.
(제 8실시예)
도 38은 본 발명의 제 8실시예에 따른 태양 전지 장치를 나타내는 단면도이다. 도 38에서, 한 쌍의 프리즘(16)에 의하여 형성된 V자형 첨두부로부터 더 연장된 연장부(30)의 바닥상에 태양 전지(12)가 제공된다. 태양 전지(12) 특히 연장부(30)에 인접한 측면상에 발생된 출력을 인출하는 전극(54)이 제공된다. 그러므로 심지어 상기 전극부에 태양 광선이 들어갈지라도, 그 빛은 전력 발생에 기여하지 않는다. 그래서 도 38에 도시된 이러한 실시예에서, 상기 전극(54)이 형성된 부분에 대응하는 연장부(30)측을 볼록 구멍(56)으로 제공한다. 만약 구멍(56)상에 공기가 채워진다면, 연장부(30) 및 구멍사이의 경계면에서 입력 빛이 굴절될 것이다. 그래서, 전극 (54)에 들어가기로 되어 있는 광선(58)이 굴절되어 전극이 제공되지 않는 태양전지(12)의 수용 표면에 들어간다. 그러므로, 태양 전지(12)에 들어가는 태양 광선의 양이 효율적으로 증가되고, 그 만큼 전력 발생량이 증가된다.
예를들면, 만약 구멍(56)이 도 38에 도시된 바와같이 타원체 모양이라면, 전극(54)에 차지하는 면적 비율이 8%이기 때문에 전력 발생량이 상기 언급한 원리로 약 5%증가될 수 있다.
상기 언급한 바와같이, 본 발명에 따라서, 태양 집속기를 구성하는 프리즘이 V형 첨두부를 향하여 점점 더 두꺼워지기 때문에, 태양 집속기는 단부를 향하여 넓어지는 구성을 가지고, 입사 태양 광선이 입사 표면 및 프리즘의 거울 표면상에 반사 및 전반사를 반복적으로 수행하고 바닥부에서 출사된다. 그러므로 바닥에 설치된 태양 전지의 입사 표면에 대향하면서 형성된 직선에 20°내지 24°의 입사각을 가지는 태양 광선의 80 내지 90%을 집속하는 것이 가능하다. 그러므로 태양을 실제로 추적하지 않고 계절에 따른 태양의 움직임을 포착할 수 있다.
더욱이, 본발명에 따른 태양 집속기는 세로 방향으로 뻗어있고, 하루의 태양 움직임을 포착하는 것이 가능하다. 그러므로 태양을 추적하지 않고 태양 집속기가 고정된 상태로, 높은 집속 배율로서 태양 광선을 집속할 수 있다.
더욱이, 한 쌍의 프리즘에 의하여 형성된 V홈 첨두부에서 V홈을 형성함으로써, 태양 광선의 입사각이 커져도, 출사 강도의 저하가 억제되고, 다시 집속 배율을 개선할 수 있다.
더욱이, 연장부의 굴절 지수가 프리즘의 굴절 지수보다 더 커지기 때문에, 집속 방향의 굴절 효율이 개선될 수 있고, 연장부의 바닥 면적이 줄어들 수 있다. 그러므로, 그 만큼 집속 배율이 개선될 수 있다. 또한 프리즘의 첨두부 각이 줄어들 수 있고, 출사면의 면적을 작게할 수 있어, 집속 배율을 향상시킬 수 있다. 이경우에, 만약 편광자인 프레넬 렌즈의 수직면이 굴절 표면이라면, 큰 각도로 프리즘에 입사하는 태양 광선을 제거할 수 있어, 집속 배율을 개선할 수 있다.

Claims (15)

  1. 공기 보다 더 큰 굴절 지수를 갖는 투명 부재로 만들어지고 삼각형 구조로 되어 있으며 반사 및 전반사를 이용하여 태양 광선을 집속하는 한 쌍의 프리즘으로 구성된 태양 집속기에 있어서,
    상기 한 쌍의 프리즘에 의해 V형태가 구성되고, 상기 V형태의 첨두부로부터 더 연장되는 연장부의 바닥상에 태양 전지가 배열되는 것을 특징으로 하는 태양 전지 장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 V형태의 첨두부에 세로 방향으로 연장되는 V홈이 형성되는 있는 것을 특징으로 하는 태양 전지 장치.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 연장부는 상기 프리즘의 굴절 지수보다 큰 굴절 지수를 가지는 것을 특징으로 하는 태양 전지 장치.
  4. 제 3항에 있어서,
    상기 연장부 및 상기 프리즘사이의 경계면은 상기 프리즘 쪽이 볼록하게 되어 있는 것을 특징으로 하는 태양 전지 장치.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 각 프리즘의 반대 측면인 후면상에 거울 표면이 형성되는 있는 것을 특징으로 하는 태양 전지 장치.
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 태양 전지 및 상기 연장부 사이에 접착층이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 태양 전지 장치.
  7. 제 1항에 있어서,
    상기 프리즘의 역상의 삼각형 구멍이 상기 각 프리즘에 제공되는 것을 특징으로 하는 태양 전지 장치.
  8. 제 7항에 있어서,
    상기 프리즘보다 더 작은 굴절 지수를 가지는 물질이 상기 구멍에 채워지는 것을 특징으로 하는 태양 전지 장치.
  9. 태양 전지 장치로서,
    공기보다 더 큰 굴절지수를 갖는 투명 부재로 만들어지고 삼각형 구조로 되어 있으며 반사 및 전반사를 이용함으로서 집속을 수행하는 프리즘을 포함하며,
    상기 프리즘은 프리즘에 대한 입사각이 점점 더 커지는 방향으로 입사 태양 광선을 편광시키는 편광자를 가지는 것을 특징으로 하는 태양 전지 장치.
  10. 제 9항에 있어서,
    상기 편광자는 프레넬 렌즈인 것을 특징으로 하는 태양 전지 장치.
  11. 제 10항에 있어서,
    상기 편광자의 입사 표면 및 바닥 표면 사이에 위치하는 표면은 상기 프리즘의 입사 표면을 향하여 소정의 각도 만큼 경사지는 것을 특징으로 하는 태양 전지 장치.
  12. 제 9항에 있어서,
    상기 프리즘의 입사 표면이 수평이 되도록 상기 프리즘이 배열되는 것을 특징으로 하는 태양 전지 장치.
  13. 제 9항에 있어서,
    상기 프레넬 렌즈의 입사 표면 및 바닥 표면사이에 위치하는 수직면은 반사 표면인 것을 특징으로 하는 태양 전지 장치.
  14. 제 9항에 있어서,
    상기 편광자는 삼각형 프리즘인 것을 특징으로 하는 태양 전지 장치.
  15. 제 1항 내지 제 9항중 어느 한 항에 있어서,
    상기 프리즘 및 상기 태양 전지사이의 경계면의 프리즘 부분이고 상기 태양전지의 전극 위치에 상응하는 부분의 프리즘 측인 영역에, 볼록 노치가 제공되는 것을 특징으로 하는 태양 전지 장치.
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