KR20010096395A - Concentrated photohvoltaic-thermal hybrid panel - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 본 발명은 태양 에너지 이용 기술에 관한 것으로서 부족한 태양에너지를 집속시킴으로서 1단계로 태양 전지를 통한 태양에너지의 전기적 변환 효율을 증가시키고 2단계로 집속에 의한 태양전지의 온도상승을 냉각 장치를 통하여 저지시키면서 그 폐열을 열적인 측면에서 활용하여 총체적으로 태양 에너지 변환 효율을 증가시킬 수 있는 태양 에너지 변화기기에 관한 것이다.The present invention relates to a technique for using solar energy, by focusing on insufficient solar energy to increase the electrical conversion efficiency of solar energy through the solar cell in one step and to increase the temperature rise of the solar cell by focusing in two steps. The present invention relates to a solar energy changer capable of increasing the solar energy conversion efficiency by using the waste heat in terms of heat while preventing it.
태양은 지구의 1백9배 크기로 이곳으로부터 1억5천만km 떨어진 곳에 위치해 수소 73%, 헬륨 24%로 이뤄진 기체 덩어리로서 초당 3.8 × 1023KW의 에너지를 우주에 방출하는 거대한 화염이다. 지구는 태양으로부터 지표면 1m2당 7백W의 에너지를 받게 되는데, 이는 다시 말해 지구 전체에 도달하는 태양에너지의 양이 태양자신이 방사하는 에너지량의 22억분의 1이고 그 에너지량(1.2 × 1014KW)은 전 인류의 소비에너지량(1.2 × 1010KW)의 약 1만배에 달하는 것이다.The sun is 129 times the size of the earth, 150 million kilometers from it, a mass of 73% hydrogen and 24% helium, a massive flame that emits 3.8 × 10 23 KW of energy into space. The earth receives 700W of energy per cubic meter of the earth's surface, ie the amount of solar energy reaching the entire earth is one- half of the solar energy itself is radiating and its energy (1.2 × 10). 14 KW) is about 10,000 times the human energy consumption (1.2 × 10 10 KW).
일반적으로, 태양전지는 태양광 에너지를 직접 전기로 변환시키는 반도체 화합물 소자이다. 대부분의 반도체들은 광기전력효과(photovotaic effect)를 나타내지만 태양전지의 다량 생산으로 이어지는 반도체들은 주로 실리콘(Si)과 갈륨아세나이드(GaAs)이며, 실리콘이 가장 많이 활용되고 있다. 그러나, 최근에는 카드뮬 텔러라이드(CdTe)와 카파인디움다이셀레나이드(CuInSe2: CIS) 반도체들이 활용되고 있기도 하다. 이것들은 박막형 태양전지로 구분되고 있다. 실리콘이 반도체산업에서 가장 많이 사용되는 이유는 지구상에서 두 번째로 보편화된 화학물질이고, 석영모래로부터 얻을 수 있기 때문이다. 그러나 전자부품이나 태양전지에 사용할 수 있는 것은 고순도의 실리콘을 회수하여야 한다.In general, solar cells are semiconductor compound devices that convert solar energy directly into electricity. Most of the semiconductors show a photovotaic effect, but the semiconductors leading to mass production of solar cells are mainly silicon (Si) and gallium arsenide (GaAs), and silicon is most commonly used. However, in recent years, CdTe (CdTe) and Capindium Diselenide (CuInSe 2 : CIS) semiconductors have been used. These are classified into thin film solar cells. Silicon is most commonly used in the semiconductor industry because it is the second most common chemical on the planet and can be obtained from quartz sand. However, what can be used in electronic parts or solar cells must recover high purity silicon.
실리콘 태양전지는 결정상태에 따라서 단결정실리콘(monocrystalline silicon) 태양전지, 다결정실리콘(multicrystalline silicon) 태양전지, 비정질 실리콘(amorphous silicon) 태양전지의 세 가지로 분류한다. 이들 중에서 가격은 단결정실리콘이 가장 비싸고, 다결정, 비정질순으로 가격이 저렴한데 현재 이들이 국내외의 태양전지 시장을 석권하고 있다. 현재 결정계 태양전지들의 두께는 0.3 ~ 0.5 mm로 제작되는데, 이 두께 정도면 기계적 강도를 만족시킴은 물론 태양전지의 표면에 조사되는 일사량을 충분하게 흡수 할 수 있다. 비정질계는 광에너지의 흡수율이 더 우수하기 때문에 태양전지로 수 마이크론의 두께로 제작이 가능하다. 그러나 비정질계의 경우 장시간 사용시에는 점차 퇴화가 빨라져서 효율이 감소한다는 단점이 있다.Silicon solar cells are classified into three types according to the crystalline state: monocrystalline silicon solar cells, multicrystalline silicon solar cells, and amorphous silicon solar cells. Among them, the price of monocrystalline silicon is the most expensive, and the price is low in the order of polycrystalline and amorphous. Currently, they dominate the solar cell market at home and abroad. At present, the thickness of the crystalline solar cells is 0.3 ~ 0.5 mm, which is enough to satisfy the mechanical strength as well as absorb the amount of radiation irradiated on the surface of the solar cell. Amorphous systems have better absorption of light energy and can be fabricated in solar cells with a thickness of several microns. However, in the case of the amorphous system has a disadvantage in that the efficiency is reduced due to the faster deterioration gradually when used for a long time.
일반적인 태양전지의 구조와 원리를 살펴보면 단결정실리콘 태양전지의 경우에는 실리콘에 5가의 원소들인 인, 비소, 안티몬 등을 함침시켜 만든 p형 반도체로 이루어진 p-n 결합구조이다. 이와 같이 p형 반도체와 n형 반도체가 하나의 단결정으로 접합이 되면 불순물의 농도차에 의하여 n형 반도체의 잉여전자(electron)가 p형 반도체로 확산해 가고, 반대로 정공(hole)은 p형에서 n형으로 확산한다. 이에 따라서 p형 반도체의 전도대(conduction band) 내에 있는 전자의 에너지는 n형보다 좁아지고 n형 반도체의 가전자대(valence band)에 있는 정공이 갖는 에너지는 p형 반도체보다 높아지게 됨으로서 내부 전위치가 발생하게 된다. 이때, 금지대폭 이상의 광 에너지가 흡수되면 가전자대에 있는 전자가 여기되어 금지대폭을 건너 뛰어 전도대로 이동하게 된다. 이와 같은 여기상황으로 인하여 가전자대에 있었던 전자의 자리가 비게되어 양전하처럼 행동하는 정공이 형성되므로 양전하(정공)와 음전하(전자)의 쌍이 생기게 된다. 이렇게 생성된 전자-정공 쌍은 각각의 농도차와 전위차에 의하여 각각 전자는 n형으로, 정공은 p형으로 이동하여 외부회로에 의하여 전류가 흐르게 되는 것이다. 일반적으로 셀(cell)은 태양광 방사에너지를 조사했을 때 전기를 발생하는 반도체 소자를 일컫고 모듈(module)은 복수의 태양전지 셀을 전기적으로 접속하고 내구환경을 고려하여 제작된 최소단위의 발전유닛을 말한다.Looking at the structure and principle of a general solar cell, a single crystal silicon solar cell is a p-n coupling structure made of a p-type semiconductor made by impregnating silicon with phosphorus, arsenic, antimony, and the like. As such, when the p-type semiconductor and the n-type semiconductor are bonded to a single crystal, surplus electrons of the n-type semiconductor diffuse into the p-type semiconductor due to the difference in concentration of impurities, and conversely, holes are formed in the p-type semiconductor. Diffusion to n-type. As a result, the energy of electrons in the conduction band of the p-type semiconductor becomes narrower than that of the n-type semiconductor, and the energy of holes in the valence band of the n-type semiconductor becomes higher than that of the p-type semiconductor. Done. At this time, when light energy of more than the prohibition band is absorbed, electrons in the valence band are excited to move across the forbidden band. Due to such an excitation situation, the electrons in the valence band are vacant to form holes that act like positive charges, thereby creating a pair of positive charges (holes) and negative charges (electrons). The electron-hole pairs generated in this way move electrons to n-type and holes to p-type according to respective concentration and potential differences so that current flows through an external circuit. In general, a cell refers to a semiconductor device that generates electricity when irradiated with solar radiation energy, and a module refers to a power generation unit of the smallest unit that is electrically connected to a plurality of solar cells and is made in consideration of durability. Say
아직까지 전세계적으로 태양 에너지 연구는 주택의 난방 및 급탕 시스템, 온수기, 농,수산물 건조기, 저가 집열기 및 소규모 태양광 발전 등이 주류를 이루고 있으며, 태양열 발전에 관한 연구는 발전에 필요한 고온 획득 방법과 고온 재료 개발 등이 문제가 되어 큰 진전을 보지 못하고 있다. 그러나 지난 80년대 중반 미국에서 10MW급의 태양열 발전 시스템의 실용화가 이루어진 이후 각국에서 집중적인 개발 투자를 계속하고 있어 2000년대에는 가장 강력한 태양 에너지 이용 방법으로 광범위하게 보급될 전망이다. 태양열 발전 시스템의 종류는 크게 세 가지로 중앙 집중형 시스템(central receiver solar thermal electric power system)과 분산형 시스템(distributed solar thermal electric power system)과 독립형 시스템으로 구분된다. 중앙 집중형 시스템은 태양 추적 장치(heliostat)라고 불리는 거대한 태양 추적 반사경에서 반사된 태양광을 중앙에 위치한 탑의 한 점에 모아 고열을 얻고, 이 고열로 열교환기 등을 이용하여 고압 수증기를 발생시켜 전기를 얻는 방식이다. 집광비는 1000 정도이며 증기 터어빈은 약 600℃로 운전된다. 분사형 시스템은 선초점형이나 접시형 등 집광 집열기를 이용한 단위 집광 집열 시스템을 다수 분산 배치하여 배관 내를 흐르는 열매체를 가열시키고, 이를 이용하여 스터링(stirling) 엔진과 같은 열기관을 구동시켜 발전하는 방식이다. 독립형 시스템(stand-alone system)은 앞에서 언급한 집광 집열기를 이용하는 5 ~ 25kWp급의 시스템으로서 전력 계통으로부터 독립된 소규모 전원으로 이용되는 것을 말한다.So far, the world's solar energy research mainly consists of heating and hot water supply system of homes, water heaters, agricultural and marine products dryers, low-cost collectors and small-scale solar power generation. Development of high-temperature materials has become a problem and has not made much progress. However, after the 10MW solar power generation system was commercialized in the United States in the mid-80s, the country has been intensively investing in development, and it is expected to be widely used as the most powerful method of utilizing solar energy in the 2000s. There are three main types of solar power generation systems: central receiver solar thermal electric power systems, distributed solar thermal electric power systems and standalone systems. The centralized system collects the sunlight reflected from a huge sun tracking reflector called heliostat at a point in the center tower to get high heat, and this high heat generates high pressure steam using a heat exchanger. It's a way of getting electricity. The condensing ratio is around 1000 and the steam turbine is operated at about 600 ° C. The spray system is a method of generating heat by heating a heat medium flowing in a pipe by distributing a plurality of unit condensing systems using a condenser, such as a line focus type or a plate, to generate heat by driving a heat engine such as a stirling engine. Stand-alone system is a 5 ~ 25kW p class system using the above-mentioned condensing collector and used as a small power source independent from the power system.
참조된 도면, 도 1은 종래의 태양열만을 이용한 태양열 집열기 정면도이고, 도 2는 종래의 태양광만을 이용한 태양전지판 정면도이다.1 is a front view of a solar collector using only conventional solar heat, and FIG. 2 is a front view of a solar panel using only conventional solar light.
종래의 태양열 이용기술은 국내의 경우에는 주로 태양 전지로 이루어진 모듈을 통해 태양의 광적인 면을 이용하는 태양광 이용 기술과 집열기를 통해 태양의 열적인 면을 이용하는 태양열 기술을 들 수 있고, 국외의 경우에는 태양의 광적인 면과 열적인 면을 복합적으로 이용할 수 있도록 복합 이용 기술도 개발된 상태이다.Conventional solar technology uses a photovoltaic technology that uses the optical side of the sun through a module consisting mainly of solar cells in Korea, and a solar technology that uses the thermal side of the sun through a collector. Multi-use technology has also been developed to combine the solar and thermal aspects of the sun.
이를 자세히 살펴보면, 첫째, 태양광 이용 기술은 반도체 pn 접합으로 구성된 태양 전지(solar cell)에 반도체의 금지대역폭보다 큰 에너지를 가진 파장영역의 태양광이 입사되면 광전효과에 의해 외부에 접속된 부하에 전류가 흐르는 원리를 이용하는 방법으로 필요에 따라 태양전지를 직병렬로 연결하여 사용할 수 있다. 둘째, 태양열 이용 기술은 입사되는 태양 에너지를 집열기로 받아 들여 열매를 통하여 그 열을 회수하는 방법으로 현재 가장 많이 사용되고 있는 기술이다.In detail, first, the photovoltaic utilization technology is applied to a load connected to the outside by the photoelectric effect when solar light in a wavelength region having energy greater than the forbidden bandwidth of the semiconductor is incident on a solar cell composed of a semiconductor pn junction. By using the principle of current flow, solar cells can be connected in series and parallel as needed. Second, the solar energy utilization technology is the most widely used technology that receives the incident solar energy as a collector and recovers the heat through the fruit.
이처럼, 현재 국내에서 사용되고 있는 태양 에너지 변환소자들은 주로 태양에너지가 갖고 있는 광에너지와 열에너지를 별도의 기구를 사용함으로써 그나마 낮은 에너지의 밀도를 더 저감시켜 사용하고 있는 실정이다.As such, the solar energy conversion devices currently used in Korea are mainly used to reduce the density of low energy by using a separate device for the light energy and thermal energy of the solar energy.
외국에서는, 상기한 두 기술을 개선한 태양 에너지 복합기술을 사용하는 바, 이것은 평판형 광,열 복합 패널을 사용하여 태양으로부터 동시에 두 가지의 에너지 형태의 에너지를 얻을 수 있는 기술로 전기를 생산하고 열을 생산하는데 이용된다.In foreign countries, solar energy hybrid technology is used, which improves on the above two technologies, which produce electricity in a technology that can simultaneously obtain two energy forms of energy from the sun using a flat-panel optical and thermal composite panel. Used to produce heat.
그러나, 종래의 태양에너지 이용기술은 태양에너지의 광에너지 또는 열에너지만을 이용하기 때문에 그 에너지를 전체적으로 이용하지 못하는 동시에 이를 복합한 기술이 있으나 이 또한 단순히 그 장치들을 결합시킨 것에 불과하기 때문에 태양 에너지를 전체적이고 효율적으로 이용하지 못하여 에너지의 사용효율이 저하되는 문제점이 있다.However, the conventional solar energy utilization technology uses only the light energy or heat energy of the solar energy, and thus does not use the energy as a whole, but there is a complex technology, but this is also simply a combination of the devices. There is a problem that the efficiency of use of energy is lowered because it cannot be used efficiently and efficiently.
즉, 종래의 태양광 이용기술은 광변환에 사용되는 반도체인 태양 전지가 가격에 비해 그 효율이 작을 뿐만 아니라 태양에서 받는 입력에너지의 약 70% 이상이 열로 재 방출되어 온도 상승에 따른 태양전지의 효율 저하를 유발시키게 되는 문제점이 있다.That is, the conventional solar light utilization technology is not only the efficiency of the solar cell is a semiconductor used for light conversion, but also about 70% or more of the input energy received from the sun is re-emitted as heat, There is a problem that causes a decrease in efficiency.
또한, 종래의 태양열을 이용하는 평판형 집열기는 흡수되는 에너지도 적을 뿐만 아니라 손실면적이 크고 자연 대류식의 경우 흡수된 에너지의 재 발산으로 인한 열 손실이 크다는 단점을 가지고 있다.In addition, the conventional flat plate collector using solar heat has a disadvantage that the energy loss is large and the loss area is large, and in the case of natural convection, the heat loss due to the re-dispersion of the absorbed energy is large.
그리고, 위의 두 기술을 개선한 태양 에너지 복합 기술은 우리나라와 같은 환경에서는 일정하고 효과적인 높은 온도의 광 및 열을 얻을 수 있는 조정이 이루어 질 수 없고 태양 전지의 경우 알맞은 전력을 생산하기 위해서는 많은 일사량이 필요하고 그 가격이 고가인 문제점이 있다.In addition, the solar energy composite technology, which is an improvement of the above two technologies, cannot be adjusted to obtain a constant and effective high temperature light and heat in an environment such as Korea, and in the case of solar cells, a large amount of solar radiation is required to produce proper power. There is a problem that this is necessary and its price is expensive.
본 발명은 상기한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 태양에너지를 집속할 수 있는 집속기를 이용하여 태양 전지의 변환효율을 증가시키고, 적절한 냉각 구조 및 열의 이용으로 광 집속에 따른 태양 전지의 온도 상승 방지와 폐열 이용을 할 수 있는 집속형 태양광,열 복합 패널을 제공하는데 그 목적이 있다.The present invention has been made to solve the above problems of the prior art, by using a concentrator that can focus solar energy to increase the conversion efficiency of the solar cell, the solar cell according to the light focus by the appropriate cooling structure and the use of heat The purpose is to provide a focused solar and thermal composite panel that can prevent the temperature rise and utilize waste heat.
도 1은 종래의 태양열만을 이용한 태양열 집열기 정면도,1 is a front view of a solar collector using only conventional solar heat;
도 2는 종래의 태양광만을 이용한 태양전지판 정면도,2 is a front view of a solar panel using only conventional sunlight;
도 3은 본 발명에 의한 집속형 태양광,열 복합 패널의 측단면도,3 is a side cross-sectional view of a concentrating solar / thermal composite panel according to the present invention;
도 4는 본 발명에 의한 집속형 태양광,열 복합 패널의 평면도,4 is a plan view of a concentrating solar / thermal composite panel according to the present invention;
도 5는 본 발명을 이용한 주택용 광,열 복합 이용 시스템의 블록도이다.5 is a block diagram of a light and heat complex use system for homes using the present invention.
<도면의 주요 부분에 관한 부호의 설명><Explanation of symbols on main parts of the drawings>
1 : 유리 덮개 2 : 반사판1: glass cover 2: reflector
3 : 태양 전지 4 : 흡열판3: solar cell 4: heat absorbing plate
5 : 열매개체 6 : 단열재5: fruit entity 6: insulation material
본 발명의 제1특징은 태양광을 전기적 에너지로 변환시키는 태양전지와, 상기 태양전지의 하부에 접촉되도록 설치되어 태양열을 흡열하는 흡열판과, 상기 흡열판의 하부에 설치되어 상기 흡열판의 열을 태양 축열조에 전달하는 열매개체를 포함하는 것을 특징으로 한다.A first aspect of the present invention is a solar cell for converting solar light into electrical energy, a heat absorbing plate installed to be in contact with the lower portion of the solar cell to absorb solar heat, and installed in the lower portion of the heat absorbing plate heat of the heat absorbing plate It characterized in that it comprises a fruit object to deliver to the solar heat storage tank.
본 발명의 제2특징은 태양광을 전기적 에너지로 변환시키는 태양전지와, 상기 태양전지의 하부에 접촉되도록 설치되어 태양열을 흡열하는 흡열판과, 상기 흡열판의 하부에 설치되어 상기 흡열판의 열을 태양 축열조에 전달하는 열매개체를 포함하는 집속형 태양광,열 복합 패널과;According to a second aspect of the present invention, there is provided a solar cell for converting sunlight into electrical energy, a heat absorbing plate installed to be in contact with a lower portion of the solar cell to absorb solar heat, and a heat absorbing plate disposed under the heat absorbing plate. A concentrating photovoltaic and thermal composite panel comprising a fruit object for transferring the solar heat storage tank;
상기 집속형 태양광,열 복합 패널에 의해 생산된 전력을 직교 변환한 후 전력부하에 교류 전력을 공급하는 파워컨디셔너와;A power conditioner for supplying AC power to the power load after orthogonally converting the power produced by the focused solar and thermal composite panel;
상기 집속형 태양광,열 복합 패널과 파워컨디셔너로부터 열과 전력을 공급받아 온수 및 난방에 필요한 열을 공급하는 급수용 시스템을 포함하는 것을 것을 특징으로 한다.It is characterized in that it comprises a water supply system for supplying heat required for heating and receiving heat and power from the focused solar, thermal composite panel and power conditioner.
이하, 본 발명의 실시예를 참조된 도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
우선 참조된 도면, 도 3은 본 발명에 의한 집속형 태양광,열 복합 패널의 측단면도이고, 도 4는 본 발명에 의한 집속형 태양광,열 복합 패널의 평면도이며, 도 5는 본 발명을 이용한 주택용 광,열 복합 이용 시스템의 블록도이다.3 is a side cross-sectional view of a concentrating solar / thermal composite panel according to the present invention, FIG. 4 is a plan view of a concentrating solar / thermal composite panel according to the present invention, and FIG. This is a block diagram of the residential optical and thermal combined use system.
본 발명에 의한 집속형 태양광,열 복합 패널은 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이 일정 간격을 두고 배치된 광변환에 사용되는 반도체인 다수개의 태양 전지와, 상기 태양 전지의 양측 단에 일정각도로 설치되어 태양광을 상기 태양 전지에 집속시키도록 하는 다수개의 반사판과, 상기 태양 전지에 접촉되도록 설치되어 태양전지에서 발생되는 열을 흡열함으로써 태양전지의 온도를 하강시켜 그 효율을 극대화시키는 다수개의 흡열판과, 상기 흡열판의 하부에 접촉되도록 설치되어 흡열판에 의해 흡열된 태양열을 태양 축열조 등의 열 교환기로 전달하는 열매개체와, 상기 흡열판 및 열 매개체의 하부에 설치되어 외부로 열이 방열되는 것을 방지하는 단열재로 구성된다.Focused photovoltaic and thermal composite panel according to the present invention is a plurality of solar cells that are semiconductors used for photoelectric conversion arranged at regular intervals, as shown in Figures 3 and 4, and constant at both ends of the solar cells A plurality of reflectors installed at an angle to focus the solar light on the solar cell, and a plurality of reflectors installed to contact the solar cell to absorb heat generated from the solar cell to lower the temperature of the solar cell to maximize its efficiency. Heat absorbing plate and a heat medium installed to be in contact with the lower portion of the heat absorbing plate to transfer solar heat absorbed by the heat absorbing plate to a heat exchanger such as a solar heat storage tank, and installed at a lower portion of the heat absorbing plate and the heat medium, It consists of a heat insulating material which prevents heat dissipation.
여기서, 도 2 및 도 3을 참조하면, 상기 태양 전지는 일정 간격을 두고 배열되어 있고, 그 아래에 상기 흡열판이 설치되어 있으며, 그 흡열판의 아래에는 상기열매개체가 설치되어 있습니다. 그리고, 상기 태양전지 양측단에는 일정각도로 벌어진 형태의 반사판이 각각 설치되어 태양광을 상기 태양 전지 쪽으로 모으도록 되어 있다.2 and 3, the solar cells are arranged at a predetermined interval, and the heat absorbing plate is disposed below the heat cell, and the heat medium is disposed below the heat absorbing plate. In addition, reflecting plates having a predetermined angle are installed at both ends of the solar cell to collect sunlight toward the solar cell.
또한, 각각의 상기 반사판의 상측단에는 집열되는 열이 장치 외부로 방출되지 않도록 유리 덮개가 씌워져 있다.In addition, the upper end of each of the reflecting plates is covered with a glass cover so that the heat collected is not discharged to the outside of the apparatus.
상기와 같이 구성된 본 발명에 의한 집속형 태양광,열 복합 패널의 동작을 설명하면 다음과 같다.Referring to the operation of the focused solar, thermal composite panel according to the present invention configured as described above are as follows.
먼저, 태양광은 상기 유리 덮개를 통고하여 상기 태양 전지 및 반사판에 도달하게 되고, 도달된 태양광은 반사판에 의해 다시 태양 전지로 반사되게 된다. 반사된 태양광 및 직접 도달한 태양광은 상기 태양 전지에 의해 전력으로 변환된다. 여기서, 상기 태양 전지는 태양광에 직접 노출이 되기 때문에 그 온도가 점차 상승하게 되고 온도 상승에 의해 그 효율이 저하되게 된다. 그러나, 태양 전지의 하부에는 태양 전지에서 발생되는 열을 흡수하기 위한 상기 흡열판이 설치되어 있으므로 태양 전지의 열은 흡열판의 흡열 작용에 의해 그 온도가 일정온도로 유지되게 되고, 따라서 태양 전지의 효율이 저하되지 않는 동시에, 상기 흡열판은 태양광에 의한 열 뿐만 아니라 태양 전지에서 발생되는 열을 흡열하게 되므로 그 열 효율이 배가된다.First, the sunlight passes through the glass cover to reach the solar cell and the reflector, and the reached sunlight is reflected back to the solar cell by the reflector. Reflected sunlight and directly reached sunlight are converted into power by the solar cell. Here, since the solar cell is directly exposed to sunlight, its temperature gradually rises and its efficiency decreases due to the temperature rise. However, since the heat absorbing plate for absorbing the heat generated from the solar cell is installed in the lower part of the solar cell, the heat of the solar cell is maintained at a constant temperature by the endothermic action of the heat absorbing plate, thus the efficiency of the solar cell At the same time, the heat absorbing plate absorbs not only heat generated by solar light but also heat generated in the solar cell, thereby doubling its thermal efficiency.
상기 흡열판에 의해 흡열된 열은 상기 열 매개체를 통하여 태양열 축열조와 같은 열 교환기로 전달되어 급탕 등의 열원으로서 사용된다.Heat absorbed by the heat absorbing plate is transferred to a heat exchanger such as a solar heat storage tank through the heat medium to be used as a heat source such as hot water supply.
한편, 상기와 같은 본 발명에 의한 집속형 태양광,열 복합 패널을 사용한 주택용 태양광,열 복합 이용 시스템을 도 5를 참조하여 설명하면 다음과 같다.On the other hand, the solar photovoltaic, thermal combined use system for a home using the focused solar, thermal composite panel according to the present invention as described above with reference to FIG.
도 5에 도시된 바와 같이, 먼저, 집속형 태양광,열 복합 패널에 의해 생산된 전력은 파워 컨디셔너(인버터)에 전달된 다음, 그곳에서 직교 변환된 후 전류부하에 교류 전력으로 공급되고, 상기 집속형 태양광,열 복합 패널로부터 얻어진 열은 내부 열 교환기인 태양 축열조에 전달되어 급탕 등의 열원으로 사용되게 된다.As shown in FIG. 5, first, the power produced by the focused solar / thermal composite panel is transferred to a power conditioner (inverter), and then orthogonally converted therein, and then supplied as AC power to a current load. Heat obtained from the focused solar / thermal composite panel is transferred to a solar heat storage tank, which is an internal heat exchanger, and used as a heat source for hot water supply.
여기서, 상기 파워 컨디셔너에 의해 직교 변환된 전력은 전력 부하인 급수를 위한 펌프, 급탕 보조를 위한 보조열원에 공급되도록 되어 있다.Here, the power orthogonally converted by the power conditioner is supplied to a pump for water supply, which is a power load, and an auxiliary heat source for hot water supply assistance.
또한, 종래의 자연대류 방식이 아닌 강제 대류를 시키기 위해 필요한 모터의 전력과 보조열원도 전력부하로 가해질 수 있다.In addition, the power and auxiliary heat source of the motor required for forced convection other than the conventional natural convection method may be applied to the power load.
이와 같이, 본 발명은 태양열과 태양광을 이용하는 각각의 시스템 구성 요소 중에 몇 개를 공유할 수 있고, 그에 따라 작은 면적에 설치가 가능하므로 태양 에너지를 효율적으로 이용할 수 있다.As described above, the present invention can share several of each system component using solar heat and sunlight, and thus can be installed in a small area, thereby efficiently utilizing solar energy.
이와 같이, 본 발명에 의한 집속형 태양광,열 복합 패널의 상기 반사판은 태양광을 집속하여 태양광이 부족한 지역이나 계절에도 충분히 패널의 전기적 효율 및 열적 효율을 증시키는 효과를 제공한다.As described above, the reflecting plate of the converging solar / thermal composite panel according to the present invention focuses sunlight to provide an effect of sufficiently increasing the electrical efficiency and thermal efficiency of the panel even in a region or season where solar light is insufficient.
또한, 본 발명에 의한 집속형 태양광,열 복합 패널은 태양 전지와 흡열판을 함께 사용하기 때문에 태양 저지의 온도 상승을 비교적 작게 하여 태양 전지의 변환효율을 크게 저하시키지 않는 동시에 폐열을 재활용하게 되는 효과를 제공한다.In addition, since the focused solar and thermal composite panel according to the present invention uses a solar cell and a heat absorbing plate together, the temperature rise of the solar block is relatively small, and the waste heat is recycled without significantly reducing the conversion efficiency of the solar cell. Provide effect.
더불어, 본 발명에 의한 집속형 태양광,열 복합 패널은 태양 에너지 이용 시스템의 구현에 필요한 보조전력 즉 전동기의 전력 및 보조 열원의 전력을 자체적으로 해결하여 추가비용을 감소시키는 효과를 제공한다.In addition, the converging photovoltaic and thermal composite panel according to the present invention provides an effect of reducing additional costs by solving the auxiliary power required for the implementation of the solar energy utilization system, that is, the electric power of the motor and the power of the auxiliary heat source.
본 발명은 상기 실시예에 한정되지 않고 본 발명의 기술적 요지를 벗어나지 않는 범위 내에서 당해 기술분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양하게 변형 실시될 수 있다.The present invention is not limited to the above embodiments and can be variously modified and implemented by those skilled in the art without departing from the technical gist of the present invention.
Claims (6)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020000020565A KR20010096395A (en) | 2000-04-19 | 2000-04-19 | Concentrated photohvoltaic-thermal hybrid panel |
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|---|---|---|---|
| KR1020000020565A KR20010096395A (en) | 2000-04-19 | 2000-04-19 | Concentrated photohvoltaic-thermal hybrid panel |
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| KR20010096395A true KR20010096395A (en) | 2001-11-07 |
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ID=19665399
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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| KR (1) | KR20010096395A (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103973219A (en) * | 2013-01-28 | 2014-08-06 | 珠海兴业新能源科技有限公司 | Glass battery heat absorbing body laminated photovoltaic and photo-thermal integrated module without cavity |
-
2000
- 2000-04-19 KR KR1020000020565A patent/KR20010096395A/en active Search and Examination
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