KR20050106184A

KR20050106184A - Ray focusing type solar cell module

Info

Publication number: KR20050106184A
Application number: KR1020040031269A
Authority: KR
Inventors: 남광진
Original assignee: 주식회사 솔캄
Priority date: 2004-05-04
Filing date: 2004-05-04
Publication date: 2005-11-09

Abstract

본 발명은, 종래의 태양전지 모듈이 단지 직진광만을 이용하여 태양광 발전을 수행하게 되므로 산란광에 해당되는 상당한 양의 태양 에너지를 이용할 수 없어 발전 효율이 높지 않은 문제점이 있기 때문에,In the present invention, since the conventional solar cell module performs photovoltaic power generation using only straight light, since a considerable amount of solar energy corresponding to scattered light cannot be used, power generation efficiency is not high.

다수의 태양전지가 동일 간격으로 배치되고 태양광에 대하여 수직하게 설치되는 기판과, 상기 기판의 가장자리를 따라 상기 기판에 대하여 외측으로 경사지게 설치되어 태양으로부터 입사된 태양광선을 상기 기판에 배치된 태양전지측으로 반사시켜 집광시키는 반사판을 포함하여 구성됨으로써,A solar cell in which a plurality of solar cells are arranged at equal intervals and installed perpendicularly to sunlight, and inclined outwardly with respect to the substrate along edges of the substrate, such that solar rays incident from the sun are disposed on the substrate. By including the reflector to reflect the light to the side to condense,

반사판 측으로 입사되는 직진광과 산란광을 태양전지 측으로 집광하게 되므로 광에너지의 양이 증가되어 각 태양전지에서 생산되는 전기의 양을 증가시키게 되므로 발전효율이 증대되도록 하는 광 집속형 태양전지 모듈에 관한 것이다.It relates to a light concentrating solar cell module to increase the power generation efficiency because the amount of light energy is increased by increasing the amount of light energy is to be collected by the direct light and scattered light incident to the reflector side to the solar cell side. .

Description

Photoelectric focusing solar cell module {Ray focusing type solar cell module}

본 발명은 다수의 태양전지를 이용하여 전기를 생산하는 태양전지 모듈에 관한 것으로서, 특히 태양광중 직진광뿐만 아니라 대기중에서 산란되는 산란광까지 태양전지 측으로 집광하여 발전 효율을 향상시킨 광 집속형 태양전지 모듈에 관한 것이다.The present invention relates to a solar cell module for producing electricity by using a plurality of solar cells, in particular, the light concentrating type solar cell module to improve power generation efficiency by condensing not only straight light in the solar light but scattered light scattered in the air side It is about.

우리가 일반적으로 사용하고 있는 에너지는 석유와 석탄 및 천연 가스와 같은 화석에너지이며, 이러한 화석에너지는 그 양이 한정되어 있으므로 언젠가는 고갈되고 여러 오염물질을 배출하기 때문에 대부분의 국가에서는 이를 대체하여 사용할 수 있는 대체에너지를 개발하고 있는 실정이다. 화석에너지를 대체할 수 있는 에너지는 여러 종류가 있는 바, 조수 간만의 차를 이용하여 에너지를 얻는 조력, 파도를 이용하여 에너지를 얻는, 바람의 힘을 이용하여 에너지를 얻는 풍력, 그리고 땅속의 열을 이용하는 지열 등이 있으며, 이들 에너지의 근원이 되는 태양에너지가 있다. 이들 여러 대체 에너지를 이용하는 방법은 상당 부분 실용화되고 있으며, 태양에너지를 이용하여 발전 및 난방에 이용하는 것도 그 중 하나이다.The energy we generally use is fossil energy, such as oil, coal and natural gas, which is depleted and releases many pollutants sometime because of its limited amount. The situation is developing alternative energy. There are many kinds of energy that can replace fossil energy: tidal power using tidal tides, tidal energy using waves, wind power using energy of wind, and heat in the ground. There is geothermal heat using, and there is solar energy that is the source of these energy. The use of these various alternative energy has been practically used, and one of them is the use of solar energy for power generation and heating.

태양에너지를 이용하는 방법은 크게 태양열을 이용하는 방법과 태양광을 이용하는 방법으로 구분된다. 태양열을 이용하는 방법은 태양에 의해 데워진 물 등을 이용하여 난방 및 발전을 하는 방법이며, 태양광을 이용하는 방법은 태양의 빛을 이용하여 전기를 발생시킴으로써 이 전기로 각종 기계 및 기구를 작동시킬 수 있도록 하는 방법으로 태양광 발전이라고 한다.The method of using solar energy is largely divided into a method using solar heat and a method using solar light. The method of using solar heat is to heat and generate electricity using water heated by the sun, and the method of using solar light can generate electricity by using the light of the sun to operate various machines and appliances. It is called solar power.

태양광발전은 무한정, 무공해의 햇빛을 직접 전기로 바꿀 수 있도록 한 기술로서, 햇빛이 비추는 곳 어디에서나 전기를 얻을 수 있고, 다른 방식과는 달리 대기오염이나 소음, 발열, 진동 등의 공해가 전혀 없는 깨끗한 에너지원이다. 또한, 연료의 수송과 발전설비의 유지관리가 거의 불필요하며, 수명이 길고 설비규모의 선택과 설치 공사가 쉬운 장점이 있다. 그러나, 태양에너지의 밀도와 에너지변환효율이 낮아 넓은 설치면적이 필요하고 발전단가가 상대적으로 높은 단점이 있어, 고효율의 태양전지를 개발할 필요가 있다.Photovoltaic power generation is a technology that allows you to convert sunlight into electricity directly without limit, and you can get electricity wherever sunlight shines. Unlike other methods, there is no pollution such as air pollution, noise, heat generation, vibration, etc. It is a clean energy source. In addition, there is almost no need for transportation of fuel and maintenance of power generation equipment, and has a long service life and easy selection and installation of equipment. However, due to the low density of solar energy and low energy conversion efficiency, a large installation area is required and the cost of generating power is relatively high. Therefore, it is necessary to develop a high efficiency solar cell.

태양광발전은 반도체 접합으로 이루어진 태양전지에 태양광이 조사되면 태양광에 의한 광기전력 효과(photovoltaic effect)로 기전력이 발생하게 되며, 이 기전력에 의해 발생되는 전기에너지를 축전지에 축전하거나 필요한 부하에 따라 적합하게 사용하는 것을 말한다. 태양전지를 이용한 태양광발전에 대한 개요를 설명하면 다음과 같다.In photovoltaic power generation, when solar light is irradiated to a solar cell made of a semiconductor junction, electromotive force is generated by a photovoltaic effect caused by sunlight, and the electrical energy generated by the electromotive force is stored in a storage battery or required load. According to the appropriate use. An overview of photovoltaic power generation using solar cells is as follows.

태양광발전의 기본 원리는 도 1에 도시된 바와 같이 반도체 PN 접합으로 구성된 태양전지(solar cell;11)에 태양광이 입사될 때 태양전지(11)의 내부에서 전자-정공 쌍이 여기되고, 분리된 전자와 정공이 이동되어 N층(11a)과 P층(11b)을 각각 음극과 양극으로 대전시키는 광기전력 효과(photovoltaic effect)를 발생시키는 것이다. 이때, 태양전지(11)의 N층(11a)과 P층(11b)을 외부 부하(13)에 접속하게 되면 태양전지(11)에서 발생된 전류가 외부 부하(13)로 흐르게 되는 것이다.The basic principle of photovoltaic power generation is that electron-hole pairs are excited inside the solar cell 11 when the solar cell is incident on a solar cell 11 composed of a semiconductor PN junction as shown in FIG. The electrons and holes are moved to generate a photovoltaic effect that charges the N layer 11a and the P layer 11b to the cathode and the anode, respectively. At this time, when the N layer 11a and the P layer 11b of the solar cell 11 are connected to the external load 13, the current generated from the solar cell 11 flows to the external load 13.

즉, 태양전지(11)에 태양(10)의 빛이 조사되면 광에너지에 의해 태양전지(11)의 N층(11a) 및 P층(11b)의 내부에서 전자-정공쌍이 여기되고, 이 전자 및 정공이 각각 태양전지(11)의 N층(11a) 및 P층(11b)의 표면으로 이동하게 됨으로써, 태양전지(11)의 N층(11a)과 P층(11b)을 가로지르는 전류의 흐름이 발생하게 된다. 이를 광기전력 효과라 하며, 이 광기전력 효과에 의해 발생된 전류 흐름이 태양전지(11)에 연결된 외부 부하(13)에 전류가 흐르게 함으로써 외부 부하(13)를 작동시키게 되는 것이다.That is, when light of the sun 10 is irradiated to the solar cell 11, electron-hole pairs are excited inside the N layer 11a and the P layer 11b of the solar cell 11 by the light energy. And holes move to the surfaces of the N layer 11a and the P layer 11b of the solar cell 11, respectively, so that currents across the N layer 11a and the P layer 11b of the solar cell 11 are transferred. Flow occurs. This is called the photovoltaic effect, and the current flow generated by the photovoltaic effect causes the current to flow to the external load 13 connected to the solar cell 11 to operate the external load 13.

그런데, 상기 태양전지(11)는 하나의 발전량이 약 1.5W 정도로 작아 일반 전기용품에 사용되기에 불충분한 면이 있다. 따라서 필요한 단위 용량으로 복수의 태양전지(11)를 연결하고 각 태양전지(11)를 보호하기 위하여 투명한 합성수지 등으로 태양전지(11)를 싸서 유리판 사이에 넣는 형태의 태양전지 모듈을 만들어 사용하고 있다. 그러나, 태양전지(11)는 태양전지 모듈 속에서 그 효율이 약간 떨어져 태양광을 받으면 태양광의 에너지 중 약 10-15%만이 전기로 변환된다. 따라서 대부분의 태양광 발전설비는 이러한 태양전지 모듈을 여러 개 합쳐서 이용하고 있다.By the way, the solar cell 11 has a small power generation amount of about 1.5W, which is insufficient to be used in general electrical appliances. Therefore, in order to connect the plurality of solar cells 11 to the required unit capacity and to protect each solar cell 11, a solar cell module of a type that wraps the solar cell 11 with a transparent synthetic resin and sandwiches the glass plates is used. . However, the solar cell 11 is slightly reduced in efficiency in the solar cell module when receiving sunlight, only about 10-15% of the solar energy is converted to electricity. Therefore, most photovoltaic facilities use several of these solar cell modules in combination.

또한, 비나 눈 또는 구름 등에 의해 햇빛이 비치지 않는 날과 밤에는 전기가 발생되지 않고 일사량의 강도에 따라 불균일한 직류가 발생되는 단점이 있다. 따라서 일반적인 태양광 발전설비는 사용가능한 충분한 전기를 공급하기 위하여 태양전지 모듈을 직렬 및 병렬로 복수개 연결한 태양전지 어레이와, 전력을 저장하기 위한 축전지, 전력의 세기를 일정하게 조정하기 위한 전력조정기 및 직류를 사용가능한 교류로 전환시키기 위한 인버터 등으로 구성되어 있다.In addition, on days and nights where sunlight does not shine due to rain or snow or clouds, electricity is not generated and a nonuniform direct current is generated according to the intensity of solar radiation. Therefore, general photovoltaic power generation equipment has a solar cell array in which a plurality of solar cell modules are connected in series and in parallel to supply sufficient electricity, a storage battery for storing power, a power regulator for constantly adjusting the power intensity, and It consists of an inverter etc. for converting direct current into usable alternating current.

태양광 발전설비는 크게 독립형 태양광 발전설비와 계통 연계형 태양광 발전설비로 구분된다. 독립형 태양광 발전설비는 생산된 전기를 전력망에 연결하지 않고 사용하는 것으로서, 등대나 섬과 같이 전력 계통이 정비되지 않은 지역에서 주로 이용되고 있다. 이러한 독립형 태양광 발전설비는 현재 가장 많이 사용되고 있으므로, 도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다. Photovoltaic power generation facilities are largely divided into independent solar power generation facilities and grid-connected solar power generation facilities. Stand-alone photovoltaic installations use the electricity produced without connecting it to the grid, and are commonly used in areas where power systems are not maintained, such as lighthouses and islands. Since these stand-alone photovoltaic facilities are most used at present, it will be described with reference to the drawings.

일반적인 독립형 태양광 발전설비는 도 2에 도시된 바와 같이 에너지원인 태양의 빛을 이용하여 발전하는 태양전지 어레이(20)와, 상기 태양전지 어레이(20)에서 발생된 전기를 저장하는 축전지(24)와, 상기 태양전지 어레이(20)에서 발생된 전기가 일정한 수준으로 상기 축전지(24)에 저장되거나 소비장치인 외부 부하(23)로 공급되도록 하는 전력 조절장치(21)와, 상기 축전지(24) 및 전력 조절장치(21)에서 공급되는 직류를 외부 부하(23)가 사용하는 교류로 변환시키는 인버터(22)와, 상기 태양전지 어레이(20)가 작동되지 않을 경우 충분한 전기가 공급될 수 있도록 발전하는 보조 발전기(26)와, 상기 보조 발전기(26)에서 발생되는 전기가 상기 축전지(24)에 저장될 수 있도록 교류를 직류로 변환시키는 충전 인버터(25)로 구성되어 있다.A typical standalone photovoltaic facility includes a solar cell array 20 that generates power using solar light as an energy source as shown in FIG. 2, and a storage battery 24 that stores electricity generated by the solar cell array 20. And a power regulator 21 for supplying electricity generated from the solar cell array 20 to an external load 23 stored in the storage battery 24 or a consumer device at a predetermined level, and the storage battery 24. And an inverter 22 for converting the direct current supplied from the power regulator 21 into the alternating current used by the external load 23 and power generation so that sufficient electricity can be supplied when the solar cell array 20 is not operated. Auxiliary generator 26 and a charging inverter 25 for converting the alternating current into direct current so that the electricity generated in the auxiliary generator 26 can be stored in the storage battery (24).

상기와 같이 구성된 독립형 태양광 발전 설비는 태양빛이 있는 경우에는 태양전지 어레이에서 발생된 전기를 외부 부하로 공급하거나 축전지에 저장하도록 하고 있다.The stand-alone photovoltaic power generation facility configured as described above is configured to supply electricity generated from the solar cell array to an external load or to store it in a storage battery when there is sunlight.

태양전지 어레이(20)는 에너지원인 태양광을 이용하여 발전을 하게 되고, 전기는 전력 조절장(21)치를 통해 일정한 수준의 전력으로 변환되어 축전지(24)에 저장되거나 외부 부하(23)로 공급되어 외부 부하(23)를 작동시키게 된다. 여기서, 상기 전력 조절장치(21)는 태양광의 세기에 관계없이 태양전지 어레이(20)에서 발생된 전기를 일정한 수준으로 변환시켜 상기 축전지(24)에 저장되도록 한다. 즉, 상기 태양전지 어레이(20)에서 발생되는 전기의 양은 태양광의 세기에 따라 달라지는 바, 이를 일정한 수준으로 변환시켜 상기 축전지(24)에 저장되거나 외부 부하(23)에 공급되도록 한다. 또, 상기 축전지(24)가 과충전되거나 태양전지 어레이(20) 측으로 전기가 방전되는 것을 방지하여 상기 축전지(24)의 수명을 가능한 한 오래 유지시키는 역할을 수행한다.The solar cell array 20 generates power by using sunlight as an energy source, and electricity is converted into a predetermined level of power through a power control field 21 and stored in the storage battery 24 or supplied to an external load 23. The external load 23 is then operated. In this case, the power regulator 21 converts electricity generated from the solar cell array 20 to a predetermined level regardless of the intensity of sunlight to be stored in the storage battery 24. In other words, the amount of electricity generated in the solar cell array 20 varies depending on the intensity of sunlight, and thus is converted to a predetermined level so that the electricity is stored in the storage battery 24 or supplied to an external load 23. In addition, the battery 24 prevents the battery 24 from being overcharged or discharged to the solar cell array 20, thereby maintaining the life of the battery 24 as long as possible.

상기 축전지(24)는 상기 태양전지 어레이(20)에서 발생된 전기를 저장했다가 악천후 등으로 태양전지 어레이(20)에서 발생된 전기의 양이 적을 때 외부 부하(23)로 전기를 공급하는 역할을 수행하며, 그 형식에 따라 니켈-카드뮴 축전지, 니켈-수소화금속 축전지, 니켈-나트륨 축전지 및 납축전지 등으로 구분되고 있다. 이러한 축전지(24)는 독립형 태양광 발전설비의 설치 비용중 약 30% 정도를 차지하고 있어 그 수명을 최대한 오래 유지시키는 것이 중요하며, 이를 위하여 상기 전력 조절장치(21)를 이용하는 것이다.The storage battery 24 stores electricity generated in the solar cell array 20 and supplies electricity to the external load 23 when the amount of electricity generated in the solar cell array 20 is low due to bad weather or the like. According to the type, it is divided into nickel-cadmium battery, nickel-hydride metal battery, nickel-sodium battery and lead acid battery. The storage battery 24 occupies about 30% of the installation cost of the stand-alone photovoltaic power generation equipment, so it is important to maintain its life as long as possible, and to use the power regulator 21 for this purpose.

상기 전력 조절장치(21) 및 축전지(24)와 외부 부하(23) 사이에는 직류를 교류로 전환시키는 인버터(22)가 설치된다. 보통 태양전지(20)나 축전지(24)에는 직류가 흐르는데 반해 가정에서 사용되는 조명기구나 가전제품은 교류에 맞도록 제작되었기 때문에 인버터(22)를 이용하여 직류를 교류로 전환시켜 사용하는 것이다.An inverter 22 for converting direct current into alternating current is installed between the power regulator 21 and the storage battery 24 and the external load 23. While the direct current flows in the solar cell 20 or the storage battery 24, the lighting fixtures and home appliances used in the home are manufactured to be alternating with the inverter 22, and thus the direct current is converted into alternating current.

또, 상기 태양전지 어레이(20)가 장기간 작동되지 않는 경우 축전지(24)에 저장된 전기만으로 외부 부하(23)를 작동시킬 수 없기 때문에, 외부 부하(23)를 끊임없이 작동시키기 위하여 보조 발전기(26)를 설치한다. 상기 보조 발전기(26)에서 발생된 전기는 여러 가지 요인으로 인해 곧바로 외부 부하(23)에 공급하기는 곤란하므로, 일단 상기 축전지(24)에 저장하였다가 외부 부하(23)로 공급하게 된다. 이때, 상기 보조 발전기(26)에서 생산되는 전기는 교류이므로 상기 축전지(24)에 전기를 저장하기 위해서는 별도의 충전 인버터(25)가 사용되고 있다.In addition, since the external load 23 cannot be operated only by electricity stored in the storage battery 24 when the solar cell array 20 is not operated for a long time, the auxiliary generator 26 is used to continuously operate the external load 23. Install it. Since the electricity generated by the auxiliary generator 26 is difficult to immediately supply to the external load 23 due to various factors, it is stored in the storage battery 24 and then supplied to the external load 23. At this time, since the electricity produced by the auxiliary generator 26 is alternating current, a separate charging inverter 25 is used to store electricity in the storage battery 24.

이와 달리 계통연계형 태양광발전 시스템은 설비에서 생산된 전기를 전력망에 연결하여 전력공급회사로 보내는 형식으로, 태양전기 생산자가 자신이 쓰고 남은 전기를 전력회사에 팔고 태양전기만으로 필요한 전기를 충당하지 못할 경우에는 전력망을 통해 전기를 공급받을 수 있도록 한 시스템이다. 이 계통연계형 태양광발전 시스템은 전기가 남을 경우에는 전력망으로 내보내고 부족할 경우에는 전력망으로부터 전기를 공급받게 되므로, 전기 저장장치가 필요하지 않으며 설치비용이 저렴한 장점이 있다.On the other hand, the grid-connected photovoltaic system connects the electricity produced from the facility to the power grid and sends it to the power supply company.So, the solar electricity producer does not sell the electricity left by the power company to the power company to supply the electricity needed by the solar power alone. If not, it is a system that can receive electricity through the power grid. The grid-connected photovoltaic power generation system has the advantage of low electricity and low installation cost since electricity is supplied to the grid when electricity is left and electricity is supplied from the grid when it is insufficient.

상기한 태양광발전은 무한정, 무공해의 태양에너지를 이용하므로 연료비가 불필요하고 대기오염이나 폐기물이 발생되지 않으며 진동이나 소음 역시 발생되지 않는 장점을 가지고 있다. 또한, 발전부위가 반도체 소자이고 발전 시스템을 반자동화 또는 자동화시키기에 용이하여 운전 및 유지 관리에 따른 비용을 최소화할 수 있는 장점 역시 가지고 있다. 그러나, 태양전지의 가격이 비싸 초기 투자비용이 많이 들고 상용전력에 비해 발전단가가 높을 뿐 아니라 일사량에 따른 발전량의 편차가 심해 안정적인 전력 공급을 위한 추가적인 설비 보완이 필요한 단점을 가지고 있다.The photovoltaic power generation has an advantage that fuel costs are unnecessary, no air pollution or waste is generated, and no vibration or noise is generated because it uses unlimited and no pollution solar energy. In addition, since the power generation part is a semiconductor device and is easy to semi-automate or automate the power generation system, it also has the advantage of minimizing the cost of operation and maintenance. However, due to the high price of solar cells, the initial investment cost is high, and the cost of generating power is higher than that of commercial power, and the generation amount due to the solar radiation is severe, which requires additional equipment supplementation for stable power supply.

이상에서 살펴본 바와 같이 태양광발전은 많은 장점과 단점을 가지고 있으나 화석에너지의 고갈에 따라 앞으로 더 많은 연구 개발을 통해 단점을 개선할 필요가 있다.As discussed above, photovoltaic power generation has many advantages and disadvantages, but according to the exhaustion of fossil energy, it is necessary to improve the disadvantages through more research and development in the future.

일반적으로 태양전지 모듈은 도 3에 도시된 바와 같이 두 개의 기판(31) 사이에 필요한 용량에 따라 다수의 태양전지(30)가 배치된 형태로 구성되어 있다.In general, as shown in FIG. 3, the solar cell module is configured in such a manner that a plurality of solar cells 30 are arranged according to a required capacity between two substrates 31.

상기와 같이 구성된 태양전지 모듈은 각 태양전지(30)에 입사되는 태양광을 이용하여 발전을 하게 되고, 태양전지 모듈을 구성하는 기판(31)은 일사량이 최대가 되는 위치에 설치되어 발전량을 증대시키고 있다. 물론, 상기 기판(31)은 태양광에 대하여 수직이 되도록 설치되어 일사량이 최대가 되도록 하며, 필요한 경우에는 태양의 위치에 따라 기판(31)을 움직여 항상 태양광이 태양전지(30)에 대하여 수직으로 입사되도록 할 수 있다.The solar cell module configured as described above generates power using solar light incident on each solar cell 30, and the substrate 31 constituting the solar cell module is installed at a position where the solar radiation is at the maximum to increase the amount of power generated. I'm making it. Of course, the substrate 31 is installed so as to be perpendicular to the solar light so that the maximum amount of solar radiation, if necessary, by moving the substrate 31 in accordance with the position of the sun, the solar light is always perpendicular to the solar cell 30. Can be incident.

그런데, 태양에서 발생된 빛은 대기권을 통과하면서 상당 부분 소멸되어 실제로 지표면에 직접 입사되는 태양 에너지는 100%가 될 수 없다. 즉, 성층권에서는 공기나 먼지 및 물방울이 거의 없기 때문에 태양광이 직진하게 되나, 대기권으로 태양광이 입사되는 순간 전파와 적외선 및 자외선은 거의 사라지게 되고 가시광선만이 지표면으로 입사된다. 그런데, 이 가시광선마저도 대기를 구성하는 공기나 대기 속의 먼지 및 물방울 등으로 인하여 산란되어 지표면에 직진광으로 입사되는 태양 에너지는 불과 25% 정도에 불과하게 된다. 따라서, 직진광이 아닌 산란광에 포함된 태양 에너지를 집속하여 태양전지에 공급할 경우 태양전지의 효율이 증대될 것을 기대할 수 있다. By the way, light generated from the sun passes through the atmosphere and is extinguished to a large extent, and the solar energy directly incident on the earth's surface cannot be 100%. That is, in the stratosphere, there is almost no air, dust, or water droplets, so sunlight goes straight. However, as soon as sunlight enters the atmosphere, radio waves, infrared rays, and ultraviolet rays almost disappear, and only visible light enters the surface. However, even visible light is scattered due to air constituting the atmosphere, dust and water droplets in the atmosphere, and only 25% of solar energy is incident on the earth's surface. Therefore, when the solar energy contained in the scattered light instead of direct light is focused and supplied to the solar cell, the efficiency of the solar cell can be expected to increase.

그러나, 종래의 태양전지 모듈은 단지 직진광만을 이용하여 태양광 발전을 수행하게 되므로 산란광에 해당되는 상당한 양의 태양 에너지를 이용할 수 없어 발전 효율이 높지 않은 문제점이 있다.However, since the conventional solar cell module performs photovoltaic power generation using only straight light, there is a problem that power generation efficiency is not high because a considerable amount of solar energy corresponding to scattered light cannot be used.

본 발명은 상기한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 태양 에너지중 직진광은 물론 상당한 에너지를 가지는 산란광을 태양전지 측으로 집광하여 태양전지에 공급되는 태양 에너지를 증대시킴으로써 각 태양전지에서 생산할 수 있는 전기의 양을 증대시켜 발전 효율을 향상시킬 수 있도록 한 광 집속형 태양전지 모듈을 제공하는데 그 목적이 있다. The present invention has been made to solve the above-mentioned problems of the prior art, by concentrating scattered light having a considerable energy as well as straight light of the solar energy to the solar cell side by increasing the solar energy supplied to the solar cell to be produced in each solar cell It is an object of the present invention to provide a light-focused solar cell module that can increase the amount of electricity can be improved power generation efficiency.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명은 다수의 태양전가 일정 간격으로 배치되고 태양광에 대하여 수직하게 설치되는 기판과, 상기 기판의 가장자리를 따라 상기 기판에 대하여 외측으로 경사지게 설치되어 태양으로부터 입사된 태양광선을 상기 기판에 배치된 태양전지측으로 반사시켜 집광시키는 반사판을 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.The present invention for achieving the above object is a plurality of solar cells are arranged at regular intervals and installed perpendicular to the sunlight, and the sun is inclined outward with respect to the substrate along the edge of the substrate is incident from the sun It characterized in that it comprises a reflector for reflecting the light beam to the side of the solar cell disposed on the substrate to focus.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.

본 발명에 의한 광 집속형 태양전지 모듈은 도 4와 도 5에 도시된 바와 같이 다수의 태양전지(50)가 일정간격으로 배치되고 태양광에 대하여 수직하게 설치되는 기판(51)과, 상기 기판(51)의 가장자리를 따라 상기 기판(51)에 대하여 외측으로 경사지게 설치되어 태양으로부터 입사된 태양광선을 상기 기판(51)에 배치된 태양전지(50)측으로 반사시켜 집광시키는 반사판(52)과, 상기 기판(51)의 태양전지(50)에서 생산된 전기를 외측으로 인출하기 위한 인출선(미 도시)으로 구성된다.The light concentrating solar cell module according to the present invention includes a substrate 51 having a plurality of solar cells 50 arranged at regular intervals and installed perpendicular to sunlight as shown in FIGS. 4 and 5, and the substrate. A reflecting plate 52 installed to be inclined outward with respect to the substrate 51 along the edge of the 51 to reflect and collect the sunlight rays incident from the sun toward the solar cell 50 disposed on the substrate 51; It consists of a leader line (not shown) for drawing the electricity produced by the solar cell 50 of the substrate 51 to the outside.

여기서, 상기 반사판(52)은 상기 기판(51)에 대하여 120도의 각도를 갖도록 설치되고, 상기 반사판(52)은 상기 기판(51)에 비하여 1/3의 길이를 갖는다. 다만, 상기 기판(51)의 형태가 장방형일 경우 기판(51)의 폭 부분, 즉 길이가 짧은 부분의 길이에 비하여 1/3 길이를 취함으로써 반사판(52)의 길이를 동일하게 한다.Here, the reflecting plate 52 is installed to have an angle of 120 degrees with respect to the substrate 51, the reflecting plate 52 has a length of 1/3 compared to the substrate 51. However, when the shape of the substrate 51 is rectangular, the length of the reflecting plate 52 is made the same by taking 1/3 length of the width of the substrate 51, that is, the length of the short portion.

상기와 같이 구성된 본 발명의 광 집속형 태양전지 모듈은 반사판쪽으로 입사되는 직진광과 산란광을 태양전지측으로 집속하여 각 태양전지에서 생산되는 전기의 양을 증대시키게 된다.The light concentrating solar cell module of the present invention configured as described above focuses the straight light and the scattered light incident on the reflecting plate toward the solar cell to increase the amount of electricity produced in each solar cell.

기판(51)에 설치된 태양전지(50)는 수직하게 입사되는 직진광의 광에너지를 이용하여 전기를 생산한다. 이때, 기판(51)의 가장자리에 설치된 반사판(52)으로 입사된 직진광은 반사판(52)에 의해 반사되어 기판(51)의 태양전지에 광에너지가 집속되도록 한다. 또, 상기 기판(51)에 대한 직진광에서 산란된 산란광도 역시 상기 반사판(52)에 의해 반사되어 기판(51)의 태양전지(50)에 집광된다. 물론, 상기 반사판(52)측의 직진광에서 산란된 산란광 역시 상기 기판(51)의 태양전지(50)로 집광된다. 따라서, 상기 태양전지(50)에 입사되는 광에너지가 증가하게 되며, 이 광에너지에 의한 광기전력 역시 증가하게 되므로 각 태양전지(50)에서 생산되는 전기의 양이 증가하게 된다.The solar cell 50 installed on the substrate 51 produces electricity by using light energy of straight light incident vertically. At this time, the straight light incident on the reflecting plate 52 provided at the edge of the substrate 51 is reflected by the reflecting plate 52 so that the light energy is focused on the solar cell of the substrate 51. In addition, the scattered light scattered from the straight light with respect to the substrate 51 is also reflected by the reflecting plate 52 is concentrated on the solar cell 50 of the substrate 51. Of course, the scattered light scattered from the straight light on the reflecting plate 52 side is also focused on the solar cell 50 of the substrate 51. Therefore, the light energy incident on the solar cell 50 increases, and the photovoltaic power by the light energy also increases, thereby increasing the amount of electricity produced by each solar cell 50.

여기서, 상기 반사판(52)의 설치 각도는 당연히 둔각이어야 하나, 각도가 너무 작을 경우에는 태양전지(50)로 집광되는 광에너지의 양이 줄어들고 너무 클 경우에는 반사광이 태양전지(50)측으로 반사되지 않는 경우가 발생되어 집광효율이 낮아지게 된다. 따라서, 상기 반사판(52)의 설치각도는 120도 정도로 하는 것이 집광량 및 집광효율을 최대로 할 수 있다.Here, the installation angle of the reflecting plate 52 should be an obtuse angle, of course, but if the angle is too small, the amount of light energy condensed by the solar cell 50 is reduced and if the reflection plate 52 is too large, the reflected light is not reflected to the solar cell 50 side. If not, the light collection efficiency is lowered. Therefore, the installation angle of the reflecting plate 52 may be about 120 degrees to maximize the light collecting amount and the light collecting efficiency.

상기 반사판(52)의 길이는 길게 할수록 집광되는 광에너지의 양은 증가하지만 반사판(52)의 끝 부분으로 갈수록 집광 효율이 너무 낮아지게 되고, 너무 짧게 하는 경우 반사판(52)에 의해 집광되는 광에너지의 양이 줄게 되므로, 반사판(52)의 길이 역시 적절하게 조절해야 한다. 물론, 상기 반사판(52)의 길이는 설치 각도에 따라 다르게 되며, 본 발명과 같이 반사판(52)의 설치각도가 120도인 경우 기판(51)의 길이에 비해 1/3 정도의 길이를 갖도록 하는 것이 집광량 및 집광효율을 최대로 할 수 있다.As the length of the reflecting plate 52 increases, the amount of light energy collected is increased, but the light collecting efficiency becomes too low toward the end of the reflecting plate 52. When the length of the reflecting plate 52 is too short, the amount of light energy collected by the reflecting plate 52 is reduced. Since the amount is reduced, the length of the reflector 52 must also be adjusted appropriately. Of course, the length of the reflecting plate 52 is different depending on the installation angle, if the mounting angle of the reflecting plate 52 is 120 degrees as in the present invention is to have a length of about 1/3 compared to the length of the substrate 51 The light collecting amount and the light collecting efficiency can be maximized.

이상에서 살펴본 바와 같이, 본 발명에 의한 광 집속형 태양전지 모듈은 반사판 측으로 입사되는 직진광과 산란광을 태양전지 측으로 집광하게 되므로 광에너지의 양이 증가되어 각 태양전지에서 생산되는 전기의 양을 증가시키게 되므로 발전효율이 증대되도록 하는 이점이 있다. As described above, the light concentrating solar cell module according to the present invention collects the linear light and the scattered light incident on the reflector side to the solar cell side, thereby increasing the amount of light energy, thereby increasing the amount of electricity produced in each solar cell. There is an advantage to increase the power generation efficiency.

도 1은 도 1은 일반적인 태양광발전의 기본 원리를 설명하기 위한 참고도,1 is a reference diagram for explaining the basic principle of the general photovoltaic power generation,

도 2는 일반적인 태양광발전 시스템 중 독립형 태양광 발전 시스템이 개략적으로 도시된 계통도,2 is a schematic diagram showing a stand-alone photovoltaic system of a typical photovoltaic system,

도 3은 일반적인 태양전지 모듈의 형태가 도시된 도면,3 is a view showing the form of a typical solar cell module,

도 4는 본 발명에 의한 광 집속형 태양전지 모듈이 도시된 구성도,4 is a configuration diagram showing a light focusing solar cell module according to the present invention;

도 5는 본 발명의 광 집속형 태양전지 모듈의 단면도이다.5 is a cross-sectional view of the light focusing solar cell module of the present invention.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명><Explanation of symbols for the main parts of the drawings>

50 : 태양전지 51 : 기판50: solar cell 51: substrate

52 : 반사판52: reflector

Claims

A solar cell in which a plurality of solar cells are arranged at equal intervals and installed perpendicularly to sunlight, and inclined outwardly with respect to the substrate along edges of the substrate, such that solar rays incident from the sun are disposed on the substrate. The light focusing solar cell module, characterized in that it comprises a reflecting plate for reflecting the light to the side.

The method of claim 1,

The reflecting plate is a light focusing solar cell module, characterized in that installed so as to have an angle of 120 degrees with respect to the substrate.

The method according to claim 1 or 2,

The reflecting plate is a light concentrating solar cell module, characterized in that having a length 1/3 of the substrate.