KR20070053179A - Solar cell module - Google Patents
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Abstract
본 발명에 따라 게시되는 태양전지는 지지기판(1), 그 위에 배치된 태양전지 셀(2), 태양전지 셀의 제 1 전극(3) 및 제 2 전극(4), 제 1 전극에 연결된 제 1 분기전극(5), 제 2 전극에 연결된 제 2 분기전극(6)으로 이루어진 제 1 모듈(7); 광집속 거울(12)을 외곽지지대(13)에 고정한 제 2 모듈(14); 제 1 모듈(7)과 제 2 모듈(14)을 소정 거리로 고정하는 연결부(21)로 구성되어, 전체적으로 작은 태양전지 셀의 면적으로도 높은 전력을 발생시켜서, 효율을 증가시키는 것을 목적으로 한다.The solar cell disclosed in accordance with the present invention comprises a support substrate 1, a solar cell 2 disposed thereon, a first electrode 3 and a second electrode 4 of the solar cell, and a first electrode connected to the first electrode. A first module 7 comprising a first branch electrode 5 and a second branch electrode 6 connected to the second electrode; A second module 14 fixing the light focusing mirror 12 to the outer support 13; It is composed of a connecting portion 21 for fixing the first module 7 and the second module 14 at a predetermined distance, and aims to increase the efficiency by generating high power even in the area of the small solar cell as a whole. .
지지기판, 태양전지 셀, 광집속 거울, 연결부 Support substrate, solar cell, light focusing mirror, connection part
Description
도 1은 일반 태양전지1 is a general solar cell
도 2는 종래의 포물면 반사거울을 사용한 광집속 태양전지2 is a light concentrating solar cell using a conventional parabolic reflecting mirror
도 3은 종래의 일반렌즈를 사용한 광집속 태양전지3 is a light concentrating solar cell using a conventional general lens
도 4는 종래의 프레넬렌즈를 사용한 광집속 태양전지4 is a light concentrating solar cell using a conventional Fresnel lens
도 5는 본 발명의 광집속 거울을 사용한 단위 태양전지5 is a unit solar cell using the light focusing mirror of the present invention
도 6은 본 발명의 광집속 거울의 형태와 특성을 나타내는 시뮬레이션 결과6 is a simulation result showing the shape and characteristics of the light converging mirror of the present invention
도 7은 본 발명의 광집속 거울을 사용한 태양전지 모듈7 is a solar cell module using a light converging mirror of the present invention
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명><Explanation of symbols for the main parts of the drawings>
1 : 지지 기판 2 : 태양전지 셀1: support
3 : 제 1 전극(예:P전극) 4 : 제 2 전극(예:N전극)3: first electrode (e.g., P electrode) 4: second electrode (e.g., N electrode)
5 : 제 1 분기전극 6 : 제 2 분기전극5: first branch electrode 6: second branch electrode
7 : 제 1 모듈 12 : 광집속 거울7: first module 12: light focusing mirror
13 : 외곽 지지대 14 : 제 2 모듈13: outer support 14: second module
21 : 연결부 31 : 본 발명의 단위 태양전지21
41 : 태양광 경로 201 : 지지 기판41: solar path 201: support substrate
202 : 태양전지 셀 203 : 제 1 전극(예:P전극)202: solar cell 203: first electrode (e.g. P electrode)
204 : 제 2 전극(예:N전극) 205 : 제 1 분기전극204: second electrode (eg, N electrode) 205: first branch electrode
206 : 제 2 분기전극 207 : 제 1 모듈206: second branch electrode 207: first module
212 : 광집속 거울 213 : 외곽 지지대212: focusing mirror 213: outer support
214 : 제 2 모듈 221 : 연결부214: second module 221: connection
231 : 본 발명의 태양전지 모듈231 solar cell module of the present invention
본 발명은 태양전지에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 반사형 광집속 거울을 포함한 단위 태양전지 및 태양전지 모듈의 구조와 이의 제조에 관한 것이다.The present invention relates to a solar cell, and more particularly, to a structure of a unit solar cell and a solar cell module including a reflective light converging mirror and its manufacture.
일반적으로 태양전지는 도 1과 같이 반도체로 제작된 태양전지 셀을 지지기판에 단순히 배열하여 전기적으로 연결하여 제작된다. 이 경우, 고가인 태양전지 셀의 면적이 넓어서 도 1에서와 같이 전체 태양전지는 가격이 비싸게 된다. 이와 같은 문제를 해결하기 위하여 도 2-4와 같이 여러가지 방법이 시도되었다. 도 2의 포물면 반사거울은 2차 반사 거울을 사용하므로 이 면적만큼 가려져 포물면과 태양전지 셀의 면적비율이 비슷할 때는 손실이 크게 된다. 도 3의 투명 렌즈는 너무 두꺼워 크게 만들기 어렵다. 도 4의 프레넬 렌즈는 얇게 만들 수는 있으나 제조가 어렵고 투과형이므로 자외선을 투과시키기 위해서는 고가의 재료가 요구된다. 따라서, 실제 적용에 어려운 점이 많이 발생한다.In general, a solar cell is manufactured by simply arranging a solar cell made of a semiconductor as shown in FIG. In this case, since the area of the expensive solar cell is large, as shown in FIG. 1, the entire solar cell is expensive. In order to solve this problem, various methods have been tried as shown in FIGS. Since the parabolic reflecting mirror of FIG. 2 uses a secondary reflecting mirror, the area is obscured by this area, and the loss is large when the area ratio of the parabolic surface and the solar cell is similar. The transparent lens of FIG. 3 is too thick to make large. Although the Fresnel lens of FIG. 4 can be made thin, expensive materials are required to transmit ultraviolet rays because it is difficult to manufacture and is transparent. Therefore, many difficulties arise in practical application.
본 발명은 상기의 문제점들을 해결하기 위해 안출된 것으로, 넓은 면적의 태양광을 작은 면적의 태양전지 셀에 반사형 거울을 이용하여 집속시키되 도 2의 포물면 반사거울에서처럼 가려지는 부분이 발생하지 않도록 하여 주는 것이다.The present invention has been made to solve the above problems, by concentrating a large area of solar light to a small area of the solar cell using a reflective mirror, so as to prevent the obscured portion as in the parabolic reflection mirror of FIG. To give.
본 발명의 태양전지는 도 5에 나타난 바와 같이 지지기판(1), 그 위에 배치된 태양전지 셀(2), 태양전지 셀의 제 1 전극(3) 및 제 2 전극(4), 제 1 전극에 연결된 제 1 분기전극(5), 제 2 전극에 연결된 제 2 분기전극(6)으로 이루어진 제 1 모듈(7); 광집속 거울(12)을 외곽지지대(13)에 고정한 제 2 모듈(14); 제 1 모듈(7)과 제 2 모듈(14)을 소정 거리로 고정하는 연결부(21)로 구성되어 전체적으로 작은 태양전지 셀의 면적에서도 태양광의 수광면적을 확보하여 전력을 증가시키는 것이다.As shown in FIG. 5, the solar cell of the present invention includes a
태양전지의 위에서 보았을 때, 가운데 배치된 태양전지 셀(1)을 제외한 주변 지역에 태양전지 셀(1)로부터 수직한 방향으로 일정한 거리(H)를 두고 광집속 거울(12)을 배치하면 태양전지의 주변으로 입사되는 태양광(41)을 태양전지 셀(2)로 집속시킬 수 있다. 그러나, 이 경우 주변 면적이 넓어지면 광집속 거울의 높이가 증가되어, 제조 및 설치에 어려움이 있게 된다. 본 발명은 거울을 여러개로 나누어, 거울 자체의 높이를 상당히 줄여서, 제조 및 설치를 개선하였다.When viewed from the top of the solar cell, when the
태양광(41)이 태양전지 셀(2)에 수직으로 입사되는 경우 거울과 지지기판(1)이 이루는 각을 도 5에 나타난 바와 같이 θm1, θm2이라 하고, 이 거울에 반사된 태 양광이 지지기판(1)과 이루는 각을 θr1, θr2이라고 하면, θmi = θri/2 + π/4의 관계식을 만족한다. 단, i는 자연수로 광집속 거울의 수에 대응되는 수이다. 또한, 태양전지 셀(2) 주변의 태양광(41)이 광집속 거울에 전부 반사되어 태양전지 셀(2)로 입사될 수 있도록 근접 광집속 거울(12)의 가장자리들을 태양전지의 위에서 보았을 때, 일치시켜 주면 최적화된 광집속 효율을 얻게 된다. 이와 같은 원리에 의하여 광집속 비율이 10 이상이 되도록 하여 시뮬레이션 한 결과가 도 6에 나타나 있다. 여기에서는 광집속 거울의 높이(T)가 4cm, 태양전지 셀의 크기(D)가 4cm, 광집속 거울과 태양전지 셀의 거리(H)가 6cm인 경우이다. 이 때 최적화된 거울의 갯수는 4개이었다. 물론 각 광집속 거울(12)들의 지지기판(1)과 이루는 각들은 태양전지 셀(2)로 태양광이 들어오면서 옆 거울에 가려지는 양이 최소화 되도록 거울들의 배치간격과 각도가 최적화되어야 한다. 거울의 갯수와 높이(T), 태양전지 셀과의 거리(H), 광집속 비율에 따라 적합한 태양전지 셀의 각 변수들을 얻을 수 있다.When the
또 다른 실시예로, 태양전지를 이용하여 넓은 면적의 태양광을 받아 에너지를 얻기 위하여서는 다수의 태양전지 셀을 사용하여야 한다. 이 때 도 1과 같이 먼저 다수의 태양전지 셀들을 가운데에 모아서 배치하고 앞에 언급된 방식으로 광집속 거울을 그 주변에 배치하여 사용하여도 되나, 이렇게 하면 광집속 비율을 크게 하기 위해서는 태양전지 셀로부터 광집속 거울 간의 거리(H)를 크게 해 주어야 하는 문제점이 발생한다. 따라서, 이 때에는 본 발명의 도 7에 게시된 바와 같이 태양전지 셀들을 일정 간격(S)을 두고 배치한 태양전지 모듈의 구조를 만들어 주면 태양전지 셀로부터 광집속 거울 사이의 거리(H)를 낮추어 줄 수 있다.In another embodiment, a plurality of solar cells must be used to obtain energy by receiving a large area of sunlight using a solar cell. In this case, as shown in FIG. 1, a plurality of solar cells may be collected and placed in the center, and a light converging mirror may be arranged around the same in the aforementioned manner, but in order to increase the light concentrating ratio, A problem arises in that the distance H between the light focusing mirrors must be increased. Therefore, in this case, as shown in FIG. 7 of the present invention, if the structure of the solar cell module in which the solar cells are arranged at a predetermined interval S is provided, the distance H between the solar cell and the light focusing mirror is lowered. Can give
따라서, 앞의 발명을 확장한 개념으로서, 지지기판(201), 그 위에 소정의 거리를 두고 배치된 태양전지 셀들(202), 각각의 태양전지 셀의 제 1 전극들(203) 및 제 2 전극들(204), 각각의 제 1 전극에 연결된 제 1 분기전극(205), 각각의 제 2 전극에 연결된 제 2 분기전극(206)으로 이루어진 제 1 모듈(207); 각각의 태양전지 셀(202)로 태양광을 모아 주는 광집속 거울들(212)을 외곽지지대(213)에 고정한 제 2 모듈(214); 제 1 모듈(207)과 제 2 모듈(214)을 소정 거리로 고정하는 연결부(221)로 구성되어 전체 태양전지의 높이(H+T)를 낮추면서, 넓은 면적의 태양광을 전체적으로 작은 태양전지 셀의 면적에서 전력의 발생을 증가시키는 것을 목적으로 하는 것이다.Therefore, as an extension of the above invention, the
또한, 위의 구조 및 제조 방법은 태양전지 셀이 태양전지의 정 가운데에 위치하지 않더라도 왼쪽 및 오른쪽의 광집속 거울의 각도의 조절 혹은 앞쪽 및 뒤쪽의 광집속 거울의 각도와 크기의 조절에 의하여 태양전지 셀로 광집속이 가능하게 된다.In addition, the above structure and manufacturing method, even if the solar cell is not located in the center of the solar cell by adjusting the angle of the light converging mirror of the left and right or the angle and size of the light converging mirror of the front and rear Light focusing is possible with the battery cell.
상기 게시된 발명으로 실시하면, 집광비율에 따라 태양전지 셀(2, 202)의 전체 면적이 감소하여 가격을 낮출 수 있으며, 태양전지의 특성상 효율이 증가한다. 그리고, 투과형이 아니고 반사형이므로 광집속 거울(12, 212)을 저가의 재료로 만들고 반사도가 높은 재료를 박막으로 형성하여 만들 수 있으므로 저가에 고성능 거울을 만들 수 있다. 그리고, 개별로 만들어 단위 태양전지(31)로 배치가 가능할 뿐만 아니라 태양전지 셀 모듈(207), 광집속 거울 모듈(214)과 같이 각 부분을 모듈 화 하여 몇 개로 나누어 태양전지 모듈(231)로도 제작이 가능하므로 제작비용이 낮아지고 생산성이 증가한다. 또한, 건물의 옥상에 설치할 경우, 특정 지역에 태양전지 셀(2)을 모아서 설치하고 광집속 거울(12)이 그 지역에만 태양광이 도달하게 설계한 후 광집속 거울(12)들과 남은 바닥 면의 공간을 활용할 수 있어 공간활용에도 도움이 된다.According to the disclosed invention, the total area of the
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