KR20100035860A - 태양전지 모듈 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 태양전지 모듈에 관한 것으로서, 기판과, 상기 기판 상부에 구비되고, 서로 다른 파장대역을 갖는 복수의 태양전지로 구성된 태양전지 유닛, 및 상기 태양전지 유닛 상에 설치되고, 입사광이 파장대역별로 분리되어 상기 각각의 태양전지에 집속시키는 회절 렌즈를 포함하는 태양전지 모듈을 제공한다.
태양전지, 회절 렌즈, 비구면 렌즈, 파장
Description
본 발명은 태양전지 모듈에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 서로 다른 파장대역을 갖는 복수의 태양전지로 구성된 태양전지 유닛 상에 회절 렌즈를 설치한 태양전지 모듈에 관한 것이다.
현재 우리가 사용하고 있는 에너지는 석유와 석탄 및 천연 가스와 같은 화석 에너지이며, 이러한 화석 에너지는 그 양이 유한하므로 언젠가는 고갈되고 여러 오염 물질을 배출하기 때문에 여러 국가에서는 이를 대체하여 사용할 수 있는 대체 에너지를 개발하고 있다.
화석 에너지를 대체할 수 있는 에너지는 조수 간만의 차를 이용하여 에너지를 얻는 조력, 바람의 힘을 이용하여 에너지를 얻는 풍력, 그리고 땅 속의 열을 이용하는 지열 등이 있으며, 이들 에너지의 근원이 되는 태양 에너지가 있다.
이들 여러 대체 에너지를 이용하는 방법은 상당 부분 실용화되고 있으며, 태양 에너지를 이용하여 발전 및 난방 등에 이용하는 것도 그 중 하나이다.
태양광으로부터 전기 에너지를 생산하는 태양전지는, 오염 문제가 없으며, 태양이 존재하는한 영구히 사용 가능한 전지이다. 따라서, 최근에 태양전지에 대한 연구가 다양하게 진행되고 있다.
일반적인 태양전지는 태양광을 반사나 굴절 없이 태양전지에 직접 입사시킨다.
그리고, 종래기술에 따른 광 집속형 태양전지 모듈은 태양전지 후면에 반사체를 배치하여 태양전지로 빛이 집속되도록 하거나, 태양전지 상부에 렌즈를 설치하여 태양광이 상기 렌즈를 통해 태양전지에 집속될 수 있도록 한다.
그러나, 종래의 태양전지는 넓은 파장영역을 가지는 태양광을 모두 흡수하지 못하고, 특정한 파장만을 흡수하여 전기 에너지를 생성함으로써, 나머지 파장의 태양광을 사용하지 못하는 바, 태양전지 모듈의 효율이 낮아지는 문제점이 있다.
따라서, 본 발명은 상기 문제점을 해결하기 위하여 이루어진 것으로서, 본 발명의 목적은, 서로 다른 파장대역을 갖는 복수의 태양전지로 구성된 태양전지 유닛 상에, 입사되는 태양광이 파장대역별로 분리되어 상기 각각의 태양전지로 집속시키는 회절 렌즈를 설치함으로써, 모든 파장대의 태양광을 이용하여 태양전지 모듈의 효율을 극대화할 수 있는 태양전지 모듈을 제공하는데 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 의한 태양전지 모듈은, 기판; 상기 기판 상부에 구비되고, 서로 다른 파장대역을 갖는 복수의 태양전지로 구성된 태양전지 유닛; 및 상기 태양전지 유닛 상에 설치되고, 입사광이 파장대역별로 분리되어 상기 각각의 태양전지에 집속시키는 회절 렌즈;를 포함할 수 있다.
여기서, 상기 회절 렌즈의 표면에는 IR 필터층 또는 UV 필터층이 형성될 수 있다.
또한, 상기 회절 렌즈는, 유리 또는 폴리머 계열 물질로 이루어질 수 있고, 이때 상기 회절 렌즈가 폴리머 계열 물질로 이루어지는 경우, 상기 회절 렌즈는 사출 또는 스탬핑(stampping) 방법으로 형성될 수 있다.
또한, 상기 회절 렌즈는 상기 태양전지 유닛과 접촉되거나, 이격되어 설치될 수 있다.
그리고, 상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다른 실시예에 의한 태양전지 모듈은, 기판; 상기 기판 상부에 구비되고, 서로 다른 파장대역을 갖는 복수의 태양전지로 구성된 태양전지 유닛; 및 상기 태양전지 유닛 상에 설치되고, 색수차가 발생되는 비구면 렌즈;를 포함할 수 있다.
또한, 상기 비구면 렌즈의 표면에는 IR 필터층 또는 UV 필터층이 형성될 수 있다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 태양전지 모듈에 의하면, 서로 다른 파장대역을 갖는 복수의 태양전지로 구성된 태양전지 유닛 상에, 회절 렌즈를 설치함으로써, 입사되는 태양광이 상기 회절 렌즈를 통과하면서 파장대역별로 분리되어 상기 각각의 태양전지로 집속되도록 할 수 있다.
따라서, 본 발명은 태양전지 모듈로 입사되는 모든 파장대의 태양광을 사용할 수 있어, 태양전지 모듈의 효율을 극대화할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명은 회절 렌즈의 표면에 적외선을 차단하는 IR 필터층이나 자외선을 차단하는 UV 필터층 등을 추가로 형성함으로써, 상기 적외선 및 자외선 등에 의한 태양전지 모듈의 열화를 방지하여 신뢰성을 향상시킬 수 있는 장점이 있다.
본 발명에 따른 태양전지 모듈의 상기 목적에 대한 기술적 구성을 비롯한 작용효과에 관한 사항은 본 발명의 바람직한 실시예가 도시된 도면을 참조한 아래의 상세한 설명에 의해서 명확하게 이해될 것이다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 태양전지 모듈의 구조를 나타낸 단면도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 태양전지 모듈은, 기판(100)과, 상기 기판(100) 상부에 구비된 복수개의 태양전지 유닛(110), 및 상기 태양전지 유닛(110) 상에 설치된 복수개의 회절 렌즈(200)를 포함한다.
여기서, 상기 각각의 회절 렌즈(200)는 상기 태양전지 유닛(110)에 대응되어 설치될 수 있다.
상기 기판(100)은 실리콘 기판 등을 사용할 수 있다.
특히, 본 발명의 실시예에 따른 태양전지 모듈에 있어서, 상기 태양전지 유닛(110)은, 서로 다른 파장대역을 갖는 복수의 태양전지(111,112,113)들로 구성될 수 있다.
예를 들어, 상기 태양전지 유닛(110)은, 레드(red) 계열 파장에서 태양전지의 효율, 즉 전력 변환 효율이 우수한 제1 태양전지(111)와, 그린(green) 계열 파장에서 태양전지의 효율이 우수한 제2 태양전지(112) 및 블루(blue) 계열 파장에서 태양전지의 효율이 우수한 제3 태양전지(113) 등으로 구성될 수 있다.
그리고, 이러한 태양전지 유닛(110)의 상부에는, 입사되는 태양광이 파장대 역별로 분리되어 각각의 태양전지(111,112,113)로 집속되도록 하는 회절 렌즈(200)가 설치되어 있다.
한편, 상기 태양전지 유닛(110)을 구성하는 태양전지(111,112,113)들의 크기, 개수 및 위치 등은, 상기 회절 렌즈(200)를 통과하는 태양광의 파장에 따른 회절각 등을 고려하여 다양하게 변경 가능하다.
상기 회절 렌즈(200)는, 입사되는 태양광을 파장에 따라 다른 각도로 회절시키는 것으로서, 표면에 회절 격자 등이 형성된 것일 수도 있다. 이때, 상기 회절 격자는, 파장에 따른 회절각을 조절하기 위하여 크기, 모양 및 주기 등이 조절된 것일 수 있다.
이러한 회절 렌즈(200)는, 유리 또는 폴리머 계열의 물질 등으로 이루어질 수 있다. 이 때에 상기 회절 렌즈(200)가 폴리머 계열 물질로 이루어지는 경우, 상기 회절 렌즈(200)는 사출 또는 스탬핑(stampping) 등의 방법으로 형성될 수 있다.
상기 회절 렌즈(200)는, 도 1에서와 같이 상기 태양전지 유닛(110) 상부에 소정 거리 이격되어 설치될 수도 있다. 또한, 상기 회절 렌즈(200)는, 상기 태양전지 유닛(110) 상에 이와 접촉되도록 설치될 수도 있다.
상기 회절 렌즈(200)의 표면에는, IR 필터층(210)이 증착 또는 코팅 등의 방식으로 형성됨으로써, 상기 회절 렌즈(200)를 통해 입사되는 태양광 중에 포함된 적외선을 차단할 수 있다.
또한, 상기 IR 필터층(210) 대신에 UV 필터층이 형성되어, 상기 회절 렌 즈(200)를 통해 입사되는 태양광 중에 포함된 자외선을 차단할 수 있다.
이러한 IR 필터층(210) 및 UV 필터층은, 상술한 바와 같이 태양광 중에 포함된 적외선 및 자외선을 각각 차단하여, 상기 적외선 및 자외선에 의한 태양전지(111,112,113)의 열화를 방지하여 태양전지 모듈의 신뢰성을 향상시켜 주게 된다.
상술한 바와 같은 본 발명의 실시예에 따른 태양전지 모듈은, 파장대역별로 태양전지의 효율을 극대화시킬 수 있는, 서로 다른 파장대역을 갖는 복수의 태양전지(111,112,113)로 구성된 태양전지 유닛(110)의 상부에 회절 렌즈(200)를 설치함으로써, 태양전지 모듈로 입사되는 태양광을 대부분 사용할 수 있어, 태양전지의 효율을 극대화할 수 있는 효과가 있다.
여기서, 도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 태양전지 모듈의 구조를 나타낸 단면도이다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 태양전지 모듈은, 상술한 바와 같은 본 발명의 실시예에 따른 태양전지 모듈과 대부분의 구성이 동일하고, 다만, 도 2에 도시된 바와 같이, 태양전지 유닛(110) 상부에 회절 렌즈(200) 대신에 색수차가 발생되는 비구면 렌즈(300)가 설치되어 있다는 점에서만 본 발명의 실시예와 다르다.
이때, 상기 색수차가 발생되는 비구면 렌즈(300)를 통해 입사되는 태양광은 상기 비구면 렌즈(300)를 통과하면서 다른 각도로 회절되어 각각의 태양전지(111,112,113)로 집속될 수 있다. 모든 파장대의 태양광을 활용하기 위하여, 색 수차가 심한 비구면 렌즈(300)를 사용하는 것이 바람직하다.
상기 비구면 렌즈(300)의 표면에도 역시 적외선을 차단하는 IR 필터층(도면 미도시)이나, 자외선을 차단하는 UV 필터층(도면 미도시) 등이 형성될 수 있다.
이러한 비구면 렌즈(300)를 사용하는 본 발명의 다른 실시예에 따른 태양전지 모듈은, 회절 렌즈(200)를 사용하는 본 발명의 실시예와 동일한 작용 및 효과를 얻을 수 있다.
이상에서 설명한 본 발명의 바람직한 실시예들은 예시의 목적을 위해 개시된 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 있어 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러가지 치환, 변형 및 변경이 가능할 것이나, 이러한 치환, 변경 등은 이하의 특허청구범위에 속하는 것으로 보아야 할 것이다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 태양전지 모듈의 구조를 나타낸 단면도.
도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 태양전지 모듈의 구조를 나타낸 단면도.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
100: 기판 110: 태양전지 유닛
111: 제1 태양전지 112: 제2 태양전지
113: 제3 태양전지 200: 회절 렌즈
210: IR 필터층 300: 비구면 렌즈
Claims (7)
- 기판;상기 기판 상부에 구비되고, 서로 다른 파장대역을 갖는 복수의 태양전지로 구성된 태양전지 유닛; 및상기 태양전지 유닛 상에 설치되고, 입사광이 파장대역별로 분리되어 상기 각각의 태양전지에 집속시키는 회절 렌즈;를 포함하는 태양전지 모듈.
- 제1항에 있어서,상기 회절 렌즈의 표면에는 IR 필터층 또는 UV 필터층이 형성되는 태양전지 모듈.
- 제1항에 있어서,상기 회절 렌즈는, 유리 또는 폴리머 계열 물질로 이루어진 태양전지 모듈.
- 제3항에 있어서,상기 회절 렌즈가 폴리머 계열 물질로 이루어지는 경우, 상기 회절 렌즈는 사출 또는 스탬핑(stampping) 방법으로 형성되는 태양전지 모듈.
- 제1항에 있어서,상기 회절 렌즈는 상기 태양전지 유닛과 접촉되거나, 이격되어 설치되는 태양전지 모듈.
- 기판;상기 기판 상부에 구비되고, 서로 다른 파장대역을 갖는 복수의 태양전지로 구성된 태양전지 유닛; 및상기 태양전지 유닛 상에 설치되고, 색수차가 발생되는 비구면 렌즈;를 포함하는 태양전지 모듈.
- 제6항에 있어서,상기 비구면 렌즈의 표면에는 IR 필터층 또는 UV 필터층이 형성되는 태양전지 모듈.
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