KR200354772Y1 - Solar Ray Module Equipped with Curvature Reflector - Google Patents
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Abstract
본 고안은 태양광 발전효율을 향상시키기 위한 태양광 발전의 태양광 모듈에 관한 것으로서, 반사판으로부터 반사되는 태양광을 전기에너지로 변환하도록 구성된다. 그리고, 본 고안의 태양광 모듈(120)은 태양광의 집광에 의해 내부열이 상승되지 않도록, 그 하부면에 내부열을 전도하는 열전도판(124)이 그 양 측부로 돌출되게 부착되고, 반사판(130, 140)으로 입사되는 태양광이 태양광 모듈의 상부면으로 반사 전달되도록, 열전도판(124)의 돌출된 부위에 곡률지게 형성된 반사판(130, 140)이 각각 결합되는 것을 특징으로 한다. 따라서, 본 고안에 따른 곡률반사판이 결합된 태양광 모듈은 태양광에 의한 발전전력의 효율을 향상시키는 장점이 있다. 또한, 본 고안은 태양광 모듈에 방열을 위한 열전도판이 부착 설치됨으로써, 태양광 모듈의 과열이 방지되어 태양광 모듈의 수명과 발전효율이 향상되는 장점이 있다.The present invention relates to a photovoltaic module for photovoltaic power generation to improve photovoltaic power generation efficiency, and is configured to convert sunlight reflected from a reflector into electrical energy. In addition, the solar module 120 of the present invention has a heat conduction plate 124 that conducts internal heat to the lower surface thereof so that internal heat is not increased by condensing of the solar light so as to protrude to both sides thereof, and reflecting plate 130, The reflective plates 130 and 140 are formed to be curvaturely coupled to the protruding portions of the heat conduction plate 124 so that the sunlight incident on the 140 is reflected and transmitted to the upper surface of the solar module. Therefore, the solar module coupled to the curvature reflector according to the present invention has the advantage of improving the efficiency of the power generated by the sunlight. In addition, the present invention has an advantage that the heat conduction plate for the heat radiation is attached to the photovoltaic module, the overheating of the photovoltaic module is prevented to improve the lifespan and power generation efficiency of the photovoltaic module.
Description
본 고안은 태양광 발전에 관한 것이며, 특히, 곡률반사판을 태양광 모듈에 부착 설치함으로써 태양광 모듈의 발전효율을 향상시키는 태양광 발전 시스템의 태양광 모듈에 관한 것이다.The present invention relates to photovoltaic power generation, and more particularly, to a photovoltaic module of a photovoltaic power generation system that improves the power generation efficiency of a photovoltaic module by attaching a curvature reflector to a photovoltaic module.
인류는 화석에너지의 고갈 및 지구의 기후변화 등으로 인해 화석에너지를 대체할 새로운 에너지원을 개발하고 있으며, 이러한 대체에너지 중에서도 무공해이면서 무한하게 이용할 수 있는 태양광 에너지 분야에 큰 관심을 가지고 있다.Human beings are developing new energy sources to replace fossil energy due to the depletion of fossil energy and global climate change, and among these alternative energy sources, humanity has great interest in the solar energy field, which can be used without pollution and infinitely.
태양에너지를 이용하는 발전에는 태양광을 전기에너지로 변환 사용하는 태양광 발전과, 태양에너지를 집열장치로 집열한 후에 난방용 또는 온수용으로 사용하는 태양열 장치가 있다.Power generation using solar energy includes photovoltaic power generation that converts and converts sunlight into electrical energy, and solar power devices that collect solar energy into a heat collecting device and then use it for heating or hot water.
이 중에서 태양광 발전은 화력이나 원자력 같은 기존 발전설비와 달리 연료비가 소요되지 않으며, 소음과 공해가 발생되지 않는 장점이 있다. 또한, 태양광 발전은 대규모 발전설비를 필요로 하지 않고, 소규모 발전이 가능하기 때문에, 가정용으로 설치 사용될 수 있는 장점이 있다.Among these, solar power generation does not require fuel costs, unlike conventional power generation facilities such as thermal power or nuclear power, and has the advantage that noise and pollution are not generated. In addition, the solar power generation does not require a large-scale power generation equipment, because small-scale power generation is possible, there is an advantage that can be used for home use.
이로 인해, 독일, 일본, 미국 등 선진국에서는 태양광 발전이 널리 사용되고 있으며, 최근 국내에서도 대체에너지 이용 보급 촉진법이 개정, 공표됨으로써 태양광 발전 10,000호 건설과 같은 구체적인 시행계획들이 현실화되고 있다.As a result, photovoltaic power generation is widely used in developed countries such as Germany, Japan, and the United States, and the recent implementation of alternative energy use promotion law has been revised and published in Korea.
이런 태양광 발전은 태양광을 집광하는 집광부와, 태양광을 전기에너지로 변환하는 태양광 모듈로 구성된다. 그리고, 종래기술에 따른 태양광 발전의 집광부에는 태양광 모듈에 태양광을 반사 집광시키는 반사판이 설치되는데, 이런 반사판은 평평한 판형상으로 태양광을 반사시키는 역할을 한다. 하지만, 종래기술에 따른 평반사판이 결합된 태양광 모듈에는 평반사판에서 반사된 태양광이 전부 전달되지 않아, 태양광 모듈의 발전효율이 좋지 못한 문제점이 있었다.This photovoltaic power generation is composed of a light collecting unit for condensing sunlight and a photovoltaic module for converting sunlight into electrical energy. In addition, the light collecting unit of the photovoltaic power generation according to the prior art is provided with a reflecting plate for reflecting and condensing sunlight on the photovoltaic module, which reflects the sun light in a flat plate shape. However, since the solar light reflected from the flat reflector is not completely transmitted to the photovoltaic module combined with the flat reflector according to the prior art, there is a problem in that the power generation efficiency of the solar module is not good.
또한, 종래기술의 태양광 발전에서는 태양광 모듈의 태양전지에서 태양광을 전기에너지로 변환한다. 하지만, 태양광 모듈에는 방열수단이 없기 때문에, 종래기술의 태양광 모듈은 태양광에 의한 고열로 인해 최적상태에서 에너지 변환을 하지 못하는 문제점이 있다. 그리고, 방열수단이 없는 태양광 모듈은 사용기간이 길어질수록 그 구성품인 에바(EVA), 태양전지 등의 수명이 단축되어, 발전효율을 낮아지게 되는 문제점이 있다.In addition, in the conventional photovoltaic power generation, the solar cell of the solar module converts sunlight into electrical energy. However, since there is no heat dissipation means in the solar module, the conventional solar module has a problem in that energy conversion cannot be performed in an optimal state due to high heat caused by sunlight. In addition, the solar module without the heat dissipation means has a problem in that the longer the service life of the component (EVA), the solar cell, etc. is shortened, the power generation efficiency is lowered.
본 고안은 앞서 설명한 바와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 제공된 것으로서, 태양광 모듈에 태양광을 효과적으로 반사 전달하도록 최적 상태로 설계된 곡률반사판을 설치하고, 태양광 모듈에 방열을 위한 열전도판을 부착하여 발전효율을 향상시키는 곡률반사판이 결합된 태양광 모듈을 제공하는데 그 목적이 있다.The present invention is provided to solve the problems of the prior art as described above, install a curvature reflector designed to optimally reflect and transmit the sunlight to the solar module, and attach a heat conduction plate for heat radiation to the solar module The purpose is to provide a photovoltaic module coupled to the curvature reflector to improve the power generation efficiency.
도 1은 본 고안의 한 실시예에 따른 곡률반사판이 결합된 태양광 모듈을 나타낸 개략도이고,1 is a schematic view showing a solar module coupled to the curvature reflector according to an embodiment of the present invention,
도 2a 및 도 2b는 도 1에 도시된 태양광 모듈을 각각 나타낸 평면도 및 단면도이고,2A and 2B are plan and cross-sectional views respectively illustrating the solar module illustrated in FIG. 1;
도 3은 도 1에 도시된 곡률반사판과 태양광 모듈의 결합부위를 확대하여 나타낸 도면이고,3 is an enlarged view illustrating a coupling portion of the curvature reflector and the solar module shown in FIG. 1;
도 4는 도 1에 도시된 곡률반사판이 결합된 태양광 모듈의 설치관계를 나타낸 개략도이고,Figure 4 is a schematic diagram showing the installation relationship of the solar module coupled to the curvature reflector shown in Figure 1,
도 5는 본 고안의 다른 실시예에 따른 곡률반사판이 결합된 태양광 모듈을 나타낸 개략도이고,5 is a schematic view showing a solar module combined with a curvature reflector according to another embodiment of the present invention,
도 6은 종래기술에 따른 평반사판이 결합된 태양광 모듈을 나타낸 개략도이다.Figure 6 is a schematic view showing a solar module coupled to the flat reflector according to the prior art.
♠ 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 ♠♠ Explanation of symbols on the main parts of the drawing ♠
120 : 태양광 모듈 123 : 태양전지120: solar module 123: solar cell
124 : 열전도판 127 : 결합수단124: heat conduction plate 127: coupling means
130 : 곡률반사판 150 : 평반사판130: curvature reflector 150: flat reflector
앞서 설명한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 고안의 태양광 모듈은 태양광 발전에서 반사판으로부터 반사되는 태양광을 전기에너지로 변환하도록 구성된다. 그리고, 본 고안의 태양광 모듈은 상기 태양광의 집광에 의해 내부열이 상승되지 않도록, 그 하부면에 내부열을 전도하는 열전도판이 그 양 측부로 돌출되게 부착되고, 상기 반사판으로 입사되는 태양광이 태양광 모듈의 상부면으로 반사 전달되도록, 상기 열전도판의 돌출된 부위에 곡률지게 형성된 반사판이 각각 결합되는 것을 특징으로 한다.The solar module of the present invention for achieving the object as described above is configured to convert the solar light reflected from the reflector in the photovoltaic power generation into electrical energy. In addition, the solar module of the present invention has a heat conduction plate that conducts internal heat to both sides thereof so that internal heat is not increased by condensing of the solar light so as to protrude to both sides thereof, and the solar light incident on the reflecting plate is solar light. In order to reflect and transmit the upper surface of the module, it is characterized in that each of the reflecting plate is formed to be curved to the protruding portion of the heat conduction plate.
아래에서, 본 고안에 따른 곡률반사판이 결합된 태양광 모듈의 양호한 실시예를 첨부한 도면을 참조로 하여 상세히 설명하겠다.In the following, with reference to the accompanying drawings a preferred embodiment of a solar module coupled to the curvature reflector according to the present invention will be described in detail.
도 1은 본 고안의 한 실시예에 따른 곡률반사판이 결합된 태양광 모듈을 나타낸 개략도이고, 도 2a 및 도 2b는 도 1에 도시된 태양광 모듈을 각각 나타낸 평면도 및 단면도이고, 도 3은 도 1에 도시된 곡률반사판과 태양광 모듈의 결합부위를 확대하여 나타낸 도면이고, 도 4는 도 1에 도시된 곡률반사판이 결합된 태양광 모듈의 설치관계를 나타낸 개략도이다.1 is a schematic view showing a solar module coupled to the curvature reflector according to an embodiment of the present invention, Figures 2a and 2b is a plan view and a cross-sectional view showing the solar module shown in Figure 1, respectively, Figure 3 1 is an enlarged view showing a coupling portion of the curvature reflector and the solar module shown in Figure 1, Figure 4 is a schematic diagram showing the installation relationship of the solar module combined with the curvature reflector shown in FIG.
도 1 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 본 고안에 따른 태양광 발전은 태양광 모듈(120)에 태양광을 효과적으로 반사 전달하도록, 최적 설계된 곡률반경을 갖는 곡률반사판(130)이 부착 설치된다. 그리고, 태양광 발전의 태양광 모듈(120)에는 방열을 위한 열전도판(127)을 부착하여 발전효율을 향상시킨다.As shown in Figures 1 to 4, the photovoltaic power generation according to the present invention is installed to the curvature reflector 130 having a curvature radius optimally designed to effectively reflect and transmit sunlight to the solar module 120. In addition, the photovoltaic module 120 of the photovoltaic power generation is attached to the heat conduction plate 127 for heat radiation to improve the power generation efficiency.
태양광 모듈(120)은 태양전지(123)가 집광되는 태양광을 전기에너지로 변환한다. 즉, 태양전지(123)는 얇은 규소 결정판으로, 그 일면에 극미량의 인이 부착된다. 그리고, 태양전지(123)는 태양광이 조사되는 경우에 규소의 자유전자가 이동하면서 기전력이 발생되어, 태양광을 전기에너지로 변환하도록 구성된다.The photovoltaic module 120 converts solar light collected by the solar cell 123 into electrical energy. That is, the solar cell 123 is a thin silicon crystal plate, and a very small amount of phosphorus is attached to one surface thereof. The solar cell 123 is configured to generate electromotive force when free electrons of silicon are moved when sunlight is irradiated, thereby converting sunlight into electrical energy.
그리고, 태양광 모듈(120)에는 태양광을 내부로 입사시키는 저철분 강화유리(121)가 상부 외면에 설치된다. 저철분 강화유리(121)는 3.2mm ~ 6mm 정도의 두께를 갖는 판형상으로 제작된다.In addition, a low iron tempered glass 121 for injecting sunlight into the solar module 120 is installed on the upper outer surface. Low iron tempered glass 121 is manufactured in a plate shape having a thickness of about 3.2mm ~ 6mm.
저철분 강화유리(121)의 하부에는 태양전지(123)가 설치되는데, 이런 태양전지(123)는 저철분 강화유리(121)와 동일한 크기를 갖는 한 쌍의 에바(122) 사이에 끼워진 상태로 부착된다.A solar cell 123 is installed below the low iron tempered glass 121, and the solar cell 123 is sandwiched between a pair of EVA 122 having the same size as the low iron tempered glass 121. Attached.
그리고, 본 고안에는 태양전지(123)의 하부에 보호층으로 설치되는 백시트(back sheet)를 대신하여 알루미늄판과 같은 열전도판(124)이 설치된다. 열전도판(124)은 열전도성이 우수하여 태양광 모듈(120)의 내부열을 외부로 발산시킬 수 있다. 또한, 열전도판(124)은 그 상부에 부착되는 에바(122)와 유사한 열팽창계수를 갖는 금속알루미늄, 동, 주석, 스텐레스 등으로 제작된다.In the present invention, a heat conductive plate 124 such as an aluminum plate is installed in place of a back sheet installed as a protective layer under the solar cell 123. The thermal conductive plate 124 may have excellent thermal conductivity, and may radiate the internal heat of the solar module 120 to the outside. In addition, the thermal conductive plate 124 is made of metal aluminum, copper, tin, stainless steel, or the like having a thermal expansion coefficient similar to that of the EVA 122 attached to the upper portion thereof.
이와 같은 태양광 모듈(120)은 그 제작장비인 라미네이터(laminator)에서 제작된다. 즉, 라미네이터의 바닥면에는 저철분 강화유리(121)를 고정하고, 그 일면에 에바(122), 태양전지(123), 다시 에바(122), 열전도판(124)를 순차적으로 적층한다. 그런 다음에는 진공상태에서 고온압착하는 방법으로 태양광 모듈(120)을 제작한다. 그리고, 열전도판(124)은 에바(122)보다 크게 제작되는데, 열전도판(124)의 돌출된 부위에는 곡률반사판(130)과의 결합을 위해 볼트 삽입용 홀(125)이 형성된다.Such a solar module 120 is manufactured in the laminator (laminator) that is the manufacturing equipment. That is, the low iron tempered glass 121 is fixed to the bottom surface of the laminator, and the EVA 122, the solar cell 123, the EVA 122, and the thermal conductive plate 124 are sequentially stacked on one surface thereof. Then, the solar module 120 is manufactured by pressing at high temperature in a vacuum state. And, the heat conduction plate 124 is made larger than the EVA 122, the bolt insertion hole 125 is formed in the protruding portion of the heat conduction plate 124 for coupling with the curvature reflecting plate 130.
곡률반사판(130)은 반사율이 뛰어나고, 열전성이 우수한 미러 알루미늄, 미러 스텐레스 등과 같은 금속물질로 제작된다. 또한, 곡률반사판(130)에는 반사율을 향상시키기 위해 반사성 금속물질이 코팅될 수도 있다. 그리고, 도 1에는 본 고안의 곡률반사판(130)에서 반사 전달하는 태양광의 궤적이 도시되었는데, 이런 곡률반사판(130)은 설정된 곡률반경값으로 절곡 형성된다. 이 때, 본 고안에 따른 곡률반사판(130)의 크기는 집광되는 태양광을 이용하는 태양광 모듈(12)의 처리능력에 따라 달라지지만, 가장 양호하게 태양광 모듈(120)의 횡방향 길이, 곡률반사판(130)의 수평 길이, 곡률반사판(130)의 수직 높이에 대한 비율이 약 1 : 1.5 ~ 2.5 : 1.5 ~ 3으로 설정 제작된다.The curvature reflector 130 is made of a metal material such as mirror aluminum, mirror stainless steel, etc. having excellent reflectance and excellent thermal conductivity. In addition, the curvature reflector 130 may be coated with a reflective metal material to improve the reflectance. And, Figure 1 is shown the trajectory of the sunlight reflected from the curvature reflector 130 of the present invention, this curvature reflector 130 is formed bent to a set curvature radius value. At this time, the size of the curvature reflector 130 according to the present invention depends on the processing capacity of the photovoltaic module 12 using the collected solar light, but most preferably the transverse length, curvature of the photovoltaic module 120 The ratio of the horizontal length of the reflecting plate 130 and the vertical height of the curvature reflecting plate 130 is set to about 1: 1.5 to 2.5: 1.5 to 3.
본 고안에 사용되는 곡률반사판(130)은 태양광 모듈(120)의 양 측부에 각각 하나씩 설치되는데, 그 곡률반경(R1)은 출원인이 여러 단계의 실험을 통해 도출된 수학식 1에 의해 설정된다.The curvature reflector 130 used in the present invention is installed on each side of the solar module 120, one by one, the radius of curvature (R1) is set by Equation 1 derived by the applicant through several steps of experiments .
이 때, k는 4인치(103mm X 103mm, 대각선 길이 135mm)인 태양전지(123)가 사용되는 경우에 1이고, 태양전지(123)가 5인치인 경우에 2이고, 태양전지(123)가 6인치인 경우에 3으로 설정된다. 즉, 곡률반사판(130)의 곡률반경(R1)은 태양전지(123)의 크기에 따라 달라지며, 일예로 4인치 태양전지(123)가 설치된 경우에는 곡률반사판(130)의 곡률반경(R1)이 480mm로 형성된다.In this case, k is 1 when the solar cell 123 of 4 inches (103 mm X 103 mm, diagonal length 135 mm) is used, 2 when the solar cell 123 is 5 inches, and the solar cell 123 is Set to 3 for 6 inches. That is, the radius of curvature R1 of the curvature reflector 130 depends on the size of the solar cell 123. For example, when the 4-inch solar cell 123 is installed, the radius of curvature R1 of the curvature reflector 130 is installed. It is formed to 480mm.
이런 한 쌍의 곡률반사판(130)은 입사된 태양광을 태양광 모듈(120)의 양분된 부분에 각각 반사 전달시킨다. 이로 인해, 태양광 모듈(120)에는 태양광이 태양광 모듈(120)의 전면에 골고루 전달되어, 집광율이 향상된다. 또한, 태양광 모듈(120)에는 불균일한 태양광의 반사로 인한 국부적인 가열이 없기 때문에, 태양전지(123)와 같은 구성품의 수명도 단축되지 않게 된다. 즉, 태양광 모듈(120)에는 태양광이 전면에 골고루 전달되고, 태양전지(123)에서 광자의 수집이 증가됨으로써 발전효율이 향상된다.The pair of curvature reflector 130 reflects the incident sunlight to the bisected portions of the photovoltaic module 120. Thus, sunlight is uniformly transmitted to the front surface of the photovoltaic module 120 to the photovoltaic module 120, thereby improving the light collecting rate. In addition, since there is no local heating in the solar module 120 due to non-uniform reflection of sunlight, the lifetime of components such as the solar cell 123 is not shortened. That is, solar light is uniformly transmitted to the front surface of the solar module 120, and the power generation efficiency is improved by increasing the collection of photons in the solar cell 123.
이 때, 태양광 모듈(120)은 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이 고정판넬(110)이 그 하부면에 설치 고정되며, 곡률반사판(130)이 그 양 측부에서 그 길이방향을 따라 결합된다. 즉, 태양광 모듈(120)에서 열전도판(124)의 돌출된 부위에는 곡률반사판(130)의 하부측 절곡된 끝단이 접하고, 볼트 삽입용 홀(125)에 체결수단(127)인 볼트와 너트가 체결됨으로써, 곡률반사판(130)이 결합된다. 이렇게 태양광 모듈(120)과 곡률반사판(130)이 상호 결합됨으로써, 태양광 모듈(120)의 내부열은 열전도판(124)을 통해 곡률반사판(130)으로 전달될 수 있다. 그리고, 곡률반사판(130)은 고정판넬(110)과의 사이에 형성된 공기통로(131)로 열을 발산함으로써, 태양광 모듈(120)은 태양광의 집광에 의한 내부열이 상승해도, 태양전지(123)가 최적상태로 전기에너지로 전환할 수 있는 여건을 제공한다.At this time, the solar module 120 is fixed to the fixed panel 110 is installed on the lower surface as shown in Figures 3 and 4, the curvature reflector 130 is coupled along the longitudinal direction at both sides thereof do. That is, the bent end of the lower side of the curvature reflector 130 is in contact with the protruding portion of the heat conduction plate 124 in the solar module 120, the bolt and nut which is the fastening means 127 in the bolt insertion hole 125 By fastening, the curvature reflector 130 is coupled. As the solar module 120 and the curvature reflector 130 are coupled to each other, the internal heat of the solar module 120 may be transmitted to the curvature reflector 130 through the heat conduction plate 124. The curvature reflector 130 dissipates heat into the air passage 131 formed between the fixed panel 110 and the solar module 120, even if the internal heat of the solar module 120 increases due to the concentration of sunlight. ) Provides the conditions for the conversion to electrical energy in an optimal state.
그리고, 태양광 모듈(120)은 고정판넬(110)의 돌출된 절곡부에 접착제에 의해 고정될 수도 있는데, 이런 경우에는 태양광 모듈(120)의 열이 용이하게 전달되도록 열전도성 에폭시나 실리콘 실란트 등의 접착제를 사용한다.In addition, the solar module 120 may be fixed to the protruding bent portion of the fixing panel 110 by an adhesive. In this case, the thermally conductive epoxy or silicone sealant may be easily transferred to heat the solar module 120. Use adhesive such as.
또한, 고정판넬(110)의 절곡부에는 파이프(도시생략)가 열전도판(124)에 밀착되게 설치된다. 그리고, 파이프에는 부동액 등과 같은 열매체가 유동함으로써,태양광 모듈(120)의 내부열은 열전도판(124)의 하부에 위치한 파이프에 축열된다. 그러면, 본 고안에 따른 태양광 발전은 태양광 모듈(120)에서 불필요한 폐열을 이용해 냉난방, 급탕, 온수 등에 필요한 열에너지로 사용될 수 있다.In addition, a pipe (not shown) is installed to be in close contact with the heat conductive plate 124 at the bent portion of the fixed panel 110. In addition, since a heat medium such as an antifreeze flows through the pipe, the internal heat of the solar module 120 is accumulated in the pipe located under the heat conducting plate 124. Then, the photovoltaic power generation according to the present invention can be used as heat energy required for cooling, heating, hot water supply, hot water, etc. using unnecessary waste heat in the photovoltaic module 120.
본 고안에 따른 태양광 발전은 태양광 모듈(120)과 곡률반사판(130)이 동서방향으로 배치되도록 설치된다. 태양광 모듈(120)과 곡률반사판(130)이 남북방향을 향하는 경우에는 11~14시 사이와 같이 태양이 수직으로 입사시에만 집중적으로 발전이 되고, 그 이외의 시간에는 발전이 어려워 진다. 그러므로, 본 고안은 동서방향으로 배치됨으로써, 태양광에 의한 전기발전이 지속적으로 시행될 수 있다.Photovoltaic power generation according to the present invention is installed so that the solar module 120 and the curvature reflector 130 is disposed in the east-west direction. When the photovoltaic module 120 and the curvature reflector 130 are directed toward the north-south direction, the solar module 120 and the curvature reflector 130 are intensively developed only when the sun is incident vertically, such as between 11 and 14 o'clock. Therefore, the present invention is arranged in the east-west direction, the electricity generation by the sunlight can be carried out continuously.
그리고, 태양광은 계절 또는 하루 시간대에 따라 그 입사되는 각도가 달라지기 때문에, 태양광 발전의 효율이 저하될 수 있다. 그러므로, 본 고안은 태양광의 입사되는 각도에 따라 태양광 모듈(120)이 회전되도록, 고정판넬(110)의 일측 모서리부에 회전 가능한 회전축(112)이 결합된다.In addition, since the incident angle of sunlight varies depending on the season or the time of day, the efficiency of photovoltaic power generation may decrease. Therefore, the present invention is coupled to the rotatable rotating shaft 112 to one side edge of the fixed panel 110, so that the solar module 120 is rotated according to the incident angle of the sunlight.
그리고, 도 5에 도시된 본 고안의 다른 실시예는 한 쌍의 곡률반사판(140)이 태양광 모듈(120)의 상부 전면에 태양광을 각각 반사 전달한다. 이 때, 곡률반사판(140)의 곡률반경(R2)은 수학식 2에 의해 설정된다.In another embodiment of the present invention shown in FIG. 5, the pair of curvature reflecting plates 140 reflect and transmit sunlight to the upper front surface of the solar module 120, respectively. At this time, the radius of curvature R2 of the curvature reflector 140 is set by the equation (2).
이 때, k는 상수값으로서, 4인치 태양전지(123)인 경우에 0이고, 5인치 태양전지(123)인 경우에 2이고, 6인치 태양전지(123)인 경우에 3으로 각각 설정된다. 다른 실시예에 따른 곡률반사판(140)의 곡률반경(R2)도 태양전지(123)의 크기에 따라 달라지며, 일예로 4인치 태양전지(123)가 설치된 경우에는 곡률반사판(140)의 곡률반경(R2)이 2250mm로 형성된다.In this case, k is a constant value, 0 for a 4 inch solar cell 123, 2 for a 5 inch solar cell 123, and 3 for a 6 inch solar cell 123, respectively. . The radius of curvature R2 of the curvature reflector 140 according to another embodiment also varies depending on the size of the solar cell 123. For example, when the 4-inch solar cell 123 is installed, the curvature radius of the curvature reflector 140 is R2 is formed at 2250 mm.
이렇게 한 쌍의 곡률반사판(140)이 태양광을 태양광 모듈(120)의 어느 한 지점에 이중으로 반사 전달시킴으로써, 태양광 모듈(120)은 도 1에 도시된 태양광 발전과 동일한 발전효과가 있다.Thus, a pair of curvature reflector 140 reflects the sunlight to any point of the solar module 120, the solar module 120 has the same power generation effect as the photovoltaic power generation shown in FIG. have.
아래에서는 곡률반사판이 결합된 태양광 모듈에 대한 발전효율의 측정실험에 대해 설명하겠다.The following is a description of the power generation efficiency measurement experiment for the photovoltaic module combined with the curvature reflector.
본 실험에는 반사판이 결합되지 않은 상태로 4인치(103mm X 103mm, 대각선 길이 135mm) 크기의 태양전지 8개가 직렬로 연결 설치된다. 그런 다음에는 상기 태양전지가 설치된 태양광 모듈 3세트를 각각 시뮬레이터(모델명 SPI-SUN SIMULATOR 350i)로 실험 측정하였다. 이런 3세트 태양광 모듈들의 각 발전효율은 그 측정결과가 약 11.5 Wp로 거의 비슷했다.In this experiment, 8 solar cells of 4 inches (103mm X 103mm, diagonal length 135mm) are connected in series without the reflector. Then, three sets of solar modules in which the solar cells were installed were experimentally measured by a simulator (model name SPI-SUN SIMULATOR 350i). The power generation efficiency of each of these three sets of solar modules was about 11.5 Wp.
그런 다음에는 태양광 발전 시스템을 각각 다른 실험조건으로 설정하고, 태양광 모듈의 발전효율을 측정 실험하였다. 태양광 발전의 한 세트는 상기와 같이 태양광 모듈에 반사판이 결합되지 않은 상태로 설치되고, 다른 두 세트에는 태양광 모듈(120)에 종래기술(도 6참조)의 평반사판(150)과 곡률반사판(130 ; 곡률반경이 480mm)이 각각 결합된다. 그리고, 실험자는 동일한 시기와 장소에서 상기 3세트의 태양광 발전 시스템의 각 발전효율에 대해 2회에 걸쳐 측정 실험하였다. 여기에서 측정되는 실험값은 개방전압(V)과 단락전류(I)로 다음의 <표 1>과 같이 측정되었다.Then, the photovoltaic power generation system was set under different experimental conditions, and the power generation efficiency of the photovoltaic module was measured and tested. One set of photovoltaic power generation is installed without a reflecting plate coupled to the photovoltaic module as described above, and the other two sets of flat reflector plate 150 and curvature of the prior art (see FIG. 6) on the photovoltaic module 120. Reflector 130 (bending radius of curvature 480mm) are respectively coupled. In addition, the experimenter performed two experiments for each generation efficiency of the three sets of photovoltaic power generation system at the same time and place. The experimental values measured here were measured with the open voltage (V) and the short circuit current (I) as shown in Table 1 below.
이렇게 실험된 결과값을 살펴보면, 태양광 모듈은 단락전류의 변화에 따라서 그 전체 발전효율이 변화하였다. <표 1>에 나타난 결과를 살펴보면, 반사판이 부착되지 않은 A는 반사판이 결합된 B 및 C에 비해 그 단락전류값이 낮게 나타났다. 즉, 개방전압은 A, B, C 간에 큰 차이가 없지만, 그 단락전류값은 1A 이상 큰 차이를 나타냈다. 이는 반사판에 의해 집중된 태양광에 따라 태양광 모듈의 광자량이 달라짐으로써, 그 전류값이 달라지게 되는 것이다.As a result of the experiment, the photovoltaic module changed its overall power generation efficiency according to the change of short circuit current. Referring to the results shown in Table 1, A without a reflecting plate has a lower short-circuit current value than B and C with a reflecting plate. In other words, the open-circuit voltage did not differ significantly between A, B, and C, but the short-circuit current value showed a large difference of 1A or more. This is because the photon weight of the photovoltaic module is changed according to the sunlight concentrated by the reflector, so that the current value is changed.
그리고, 태양광 발전의 발전전력(Pmax)은 태양전지의 충전요소를 일반적인 70%로 가정할 때, 다음 수학식 1과 같이 표현할 수 있다.In addition, the generation power Pmax of the photovoltaic power generation may be expressed as in Equation 1 below, assuming 70% of the charging element of the solar cell.
상기 수학식 3을 이용해 각 태양광 발전의 발전전력을 계산해 보면, A의 최대 전력출력값은 8.6 Wp, B의 경우에는 14.1 Wp, C의 경우에는 15.5 Wp 으로 각각나타났다.When calculating the generated power of each photovoltaic power generation using Equation 3, the maximum power output value of A was 8.6 Wp, 14.1 Wp for B, 15.5 Wp for C, respectively.
즉, 평반사판이 결합된 태양광 모듈(B) 및 곡률반사판이 결합된 태양광 모듈(C)은 반사판이 부착되지 않은 경우에 비해 각각 약 64%, 81% 정도 그 발전전력값이 증가하였다. 그리고, 곡률반사판이 결합된 태양광 모듈(C)은 평반사판이 결합된 태양광 모듈(B)에 비해 약 20%의 효율이 향상됨을 알 수 있다.That is, the photovoltaic module (B) combined with the flat reflector and the photovoltaic module (C) combined with the curvature reflector were increased by about 64% and 81%, respectively, compared to the case where the reflector was not attached. In addition, it can be seen that the solar module C coupled with the curvature reflector is about 20% more efficient than the photovoltaic module B coupled with the flat reflector.
앞서 상세히 설명한 바와 같이, 본 고안에 따른 곡률반사판이 결합된 태양광 모듈은 태양광에 의한 발전전력의 효율을 향상시키는 장점이 있다.As described in detail above, the solar module coupled to the curvature reflector according to the present invention has the advantage of improving the efficiency of the power generated by the sunlight.
또한, 본 고안은 태양광 모듈에 방열을 위한 열전도판이 부착 설치됨으로써, 태양광 모듈의 과열이 방지되어, 태양광 모듈의 수명과 발전효율을 향상시키는 장점이 있다.In addition, the present invention is installed by attaching a heat conduction plate for heat dissipation in the solar module, the overheating of the solar module is prevented, there is an advantage to improve the lifetime and power generation efficiency of the solar module.
또한, 본 고안은 태양광 모듈의 불필요한 폐열을 이용해 냉난방, 급탕, 온수 등의 공급할 수 있는 장점이 있다.In addition, the present invention has the advantage that can be supplied, such as heating, heating, hot water, hot water using unnecessary waste heat of the solar module.
이상에서 본 고안의 곡률반사판이 결합된 태양광 모듈에 대한 기술사상을 첨부도면과 함께 서술하였지만, 이는 본 고안의 가장 양호한 실시예를 예시적으로 설명한 것이지 본 고안을 한정하는 것은 아니다. 또한, 이 기술분야의 통상의 지식을 가진 자이면 누구나 본 고안의 기술사상의 범주를 이탈하지 않는 범위 내에서 다양한 변형 및 모방이 가능함은 명백한 사실이다.Although the technical idea of the solar module combined with the curvature reflector of the present invention has been described together with the accompanying drawings, this is illustrative of the best embodiment of the present invention and is not intended to limit the present invention. In addition, it is obvious that any person skilled in the art can make various modifications and imitations without departing from the scope of the technical idea of the present invention.
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| KR102453455B1 (en) * | 2021-04-28 | 2022-10-12 | (주)아이엠 | Reflector device for improving the output of double-sided light-receiving solar power module |
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2004
- 2004-03-22 KR KR20-2004-0007878U patent/KR200354772Y1/en not_active IP Right Cessation
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