KR20100052316A - Apparatus for solar power generation - Google Patents

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KR20100052316A
KR20100052316A KR1020080111271A KR20080111271A KR20100052316A KR 20100052316 A KR20100052316 A KR 20100052316A KR 1020080111271 A KR1020080111271 A KR 1020080111271A KR 20080111271 A KR20080111271 A KR 20080111271A KR 20100052316 A KR20100052316 A KR 20100052316A
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엘지이노텍 주식회사
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Abstract

PURPOSE: An apparatus for generating solar power is provided to generate electric energy with the infrared ray of light by including an infrared ray absorption part with fluids. CONSTITUTION: An infrared ray absorption part(200) is arranged under a light collection lens(100). The infrared ray absorption part absorbs the infrared ray of transmitting light. A solar cell(400) converts the light to electric energy. The infrared ray absorption part includes a transparent pipe(210) and a transparent fluid(220). The fluids include an anti-freezing solution, electronic heater oil, a freon based gas or a helium gas.

Description

태양광 발전장치{APPARATUS FOR SOLAR POWER GENERATION}Solar power generation device {APPARATUS FOR SOLAR POWER GENERATION}

실시예는 태양광 발전 장치 및 집광장치에 관한 것이다.Embodiments relate to a photovoltaic device and a light collecting device.

최근 에너지의 수요가 증가함에 따라서, 태양광 에너지를 전기에너지로 변환시키는 태양전지들 및 이를 이용하는 태양광 발전 장치들에 대한 개발이 진행되고 있다.Recently, as the demand for energy increases, development of solar cells converting solar energy into electrical energy and photovoltaic devices using the same are in progress.

태양전지들에 태양광을 입사시키기 위해서, 태양전지들이 외부에 노출될 수 있다. 이때, 외부에 노출된 태양전지들은 손상될 수 있다.In order to inject sunlight into the solar cells, the solar cells may be exposed to the outside. At this time, the solar cells exposed to the outside may be damaged.

또한, 이러한 태양광 발전 장치들은 향상된 발전 효율을 가질 수 있어야 한다.In addition, these photovoltaic devices should be able to have improved power generation efficiency.

실시예는 태양광을 이용하여, 전기에너지 및 열에너지를 효율적으로 생산할 수 있는 태양광 발전장치를 제공하고자 한다.Embodiment is to provide a photovoltaic device that can efficiently produce electrical energy and thermal energy by using sunlight.

실시예에 따른 태양광 발전장치는 적외선을 흡수하는 유체가 흐르는 투명한 파이프; 및 상기 유체를 통과한 광을 전기에너지로 변환시키는 태양전지를 포함한다.Photovoltaic device according to the embodiment includes a transparent pipe flowing fluid absorbing infrared rays; And a solar cell converting light passing through the fluid into electrical energy.

실시예에 따른 태양광 발전장치는 적외선을 흡수하는 유체를 포함하고, 유체를 통과한 광을 이용하여 전기에너지를 생산한다.The photovoltaic device according to the embodiment includes a fluid absorbing infrared rays, and produces electrical energy using light passing through the fluid.

이에 따라서, 실시예에 따른 태양광 발전장치는 적외선을 흡수하는 유체에 의해서 열에너지를 발생시키고, 태양전지에 의해서 전기에너지를 생성한다.Accordingly, the solar cell apparatus according to the embodiment generates thermal energy by the fluid absorbing infrared rays, and generates electrical energy by the solar cell.

이때, 태양전지는 적외선이 흡수된 태양광을 전기에너지로 변환시키므로, 태양전지의 온도는 낮아지고, 태양전지의 광-전 변환효율은 향상될 수 있다.In this case, since the solar cell converts sunlight absorbed by infrared rays into electrical energy, the temperature of the solar cell is lowered, and the photoelectric conversion efficiency of the solar cell may be improved.

따라서, 실시예에 따른 태양광 발전장치는 전기에너지 및 열에너지를 효율적으로 생산할 수 있다.Therefore, the solar cell apparatus according to the embodiment can efficiently produce electrical energy and thermal energy.

또한, 실시예에 따른 태양광 발전장치는 전기에너지 및 열에너지를 따로 생산하므로, 생성된 전기에너지 및 열에너지는 추가적인 변환과정 없이도 각각 효율적으로 이용될 수 있다.In addition, since the solar cell apparatus according to the embodiment produces electrical energy and thermal energy separately, the generated electrical energy and thermal energy can be efficiently used without additional conversion process.

실시 예의 설명에 있어서, 각 렌즈, 부재, 전지, 막, 면 또는 패턴 등이 각 렌즈, 전지, 막, 면, 부재 또는 패턴 등의 "상(on)"에 또는 "아래(under)"에 형성되는 것으로 기재되는 경우에 있어, "상(on)"과 "아래(under)"는 "직접(directly)" 또는 "다른 구성요소를 개재하여 (indirectly)" 형성되는 것을 모두 포함한다. 또한 각 구성요소의 상 또는 아래에 대한 기준은 도면을 기준으로 설명한다. 도면에서의 각 구성요소들의 크기는 설명을 위하여 과장될 수 있으며, 실제로 적용되는 크기를 의미하는 것은 아니다.In the description of the embodiment, each lens, member, battery, film, surface, or pattern is formed on or under the lens, battery, film, surface, member, or pattern of the "on" or "under". When described as being "in" and "under" includes both those that are formed "directly" or "indirectly" through other components. In addition, the upper or lower reference of each component is described with reference to the drawings. The size of each component in the drawings may be exaggerated for the sake of explanation and does not mean the size actually applied.

도 1은 실시예에 따른 태양광 발전장치를 도시한 사시도이다. 도 2는 도 1에서 A-A`를 따라서 절단한 단면을 도시한 단면도이다. 도 3은 출사부의 단면을 확대하여 도시한 단면도이다.1 is a perspective view illustrating a photovoltaic device according to an embodiment. FIG. 2 is a cross-sectional view illustrating a cross section taken along line AA ′ in FIG. 1. 3 is an enlarged cross-sectional view of a cross section of the exit unit.

도 1 내지 도 3을 참조하면, 실시예에 따른 태양광 발전장치는 집광렌즈(100), 적외선 흡수부(200), 광가이드 집광부재(300), 태양전지(400) 및 축전장치(500)를 포함한다.1 to 3, a photovoltaic device according to an embodiment includes a condenser lens 100, an infrared absorber 200, a light guide condensing member 300, a solar cell 400, and a power storage device 500. It includes.

상기 집광렌즈(100)는 제 1 방향으로 연장되는 실린더형 렌즈이다. 상기 집광렌즈(100)는 태양광을 1차 집광시킨다.The condenser lens 100 is a cylindrical lens extending in the first direction. The condenser lens 100 condenses sunlight primarily.

상기 집광렌즈(100)는 예를 들어, 볼록한 상면 및 평평한 하면을 포함한다.상기 집광렌즈(100)로 사용되는 물질의 예로서는 유리 또는 플라스틱 등을 들 수 있다.The condenser lens 100 includes, for example, a convex upper surface and a flat lower surface. Examples of the material used as the condensing lens 100 include glass or plastic.

상기 집광렌즈(100)는 프레넬 렌즈, 렌티큘러 렌즈 또는 볼록렌즈 일 수 있 다. 상기 집광렌즈(100)은 광을 집광할 수 있는 광학부재이다. 예를 들어, 상기 집광렌즈(100) 대신에 광을 집광하기 위한 미러 등이 사용될 수 있다.The condenser lens 100 may be a Fresnel lens, a lenticular lens, or a convex lens. The condenser lens 100 is an optical member capable of condensing light. For example, a mirror or the like for condensing light may be used instead of the condenser lens 100.

상기 적외선 흡수부(200)는 상기 집광렌즈(100) 아래에 배치된다. 상기 적외선 흡수부(200)는 파이프(210) 및 상기 파이프(210) 내측에 흐르며, 적외선을 흡수하는 유체(220)이다.The infrared absorber 200 is disposed below the condenser lens 100. The infrared absorber 200 flows inside the pipe 210 and the pipe 210 and is a fluid 220 that absorbs infrared light.

상기 파이프(210)는 투명하며, 지그 재그로 상기 유체(220)가 흐를 수 있도록 서로 연결된다. 상기 파이프(210)는 단면이 반원 형상인 하프 파이프(210)(half pipe)일 수 있다.The pipes 210 are transparent and are connected to each other to allow the fluid 220 to flow in a zigzag. The pipe 210 may be a half pipe 210 having a semicircular cross section.

상기 유체(220)는 투명하며, 통과하는 광을 필터링하여, 적외선만을 선택적으로 흡수한다. 상기 유체(220)는 투명하고, 점도가 낮으며, 열전도율이 높고, 부피 팽창 계수가 낮은 물질이다. 상기 유체(220)로 사용되는 물질의 예로서는 열전도율이 높은 부동액, 전열 히터용 오일, 프레온 계열의 기체 또는 액체 및 헬륨 가스 등을 들 수 있다.The fluid 220 is transparent and selectively absorbs infrared light by filtering the light passing therethrough. The fluid 220 is a material that is transparent, has a low viscosity, has a high thermal conductivity, and has a low coefficient of volume expansion. Examples of the material used as the fluid 220 may be an antifreeze liquid having high thermal conductivity, an oil for an electric heater, a freon-based gas or a liquid, and a helium gas.

이와는 다르게, 상기 유체(220)는 투명한 액체 및 상기 투명한 액체에 분산되는 적외선을 흡수하는 파티클들을 포함할 수 있다. 상기 적외선을 흡수하는 파티클들의 예로서는 인듐 틴 옥사이드(induim tin oxide;ITO) 또는 안티몬 틴 옥사이드(antimon tin oxide;ATO) 등을 들 수 있다.Alternatively, the fluid 220 may include a transparent liquid and particles absorbing infrared rays dispersed in the transparent liquid. Examples of the particles absorbing infrared rays include indium tin oxide (ITO) or antimon tin oxide (ATO).

상기 유체(220)는 열교환기를 통해서 열에너지를 공급하고 냉각된 후, 상기 파이프(210)에 의해서 순환될 수 있다.The fluid 220 may be circulated by the pipe 210 after cooling and supplying thermal energy through a heat exchanger.

상기 집광렌즈(100)에 의해서, 1 차 집광된 광은 상기 적외선 흡수부(200)를 통과하고, 적외선은 상기 유체(220)에 흡수된다. 즉, 상기 1 차 집광된 광 중 가시광선 및 자외선 만이 상기 적외선 흡수부(200)를 통과한다.The light condensed primarily by the condenser lens 100 passes through the infrared absorber 200, and the infrared light is absorbed by the fluid 220. That is, only visible light and ultraviolet light pass through the infrared absorbing part 200 of the primary focused light.

상기 광가이드 집광부재(300)는 상기 적외선 흡수부(200) 아래에 배치된다. 상기 광가이드 집광부재(300) 및 상기 적외선 흡수부(200)는 서로 접촉할 수 있다.The light guide light collecting member 300 is disposed below the infrared absorber 200. The light guide light collecting member 300 and the infrared absorber 200 may contact each other.

상기 광가이드 집광부재(300)는 상기 적외선 흡수부(200)를 통과하여 필터링된 광을 2차 집광시킨다. 더 자세하게, 상기 광가이드 집광부재(300)는 상기 필터링된 광을 가이드하고, 집광시켜서 출사한다.The light guide light collecting member 300 secondaryly collects the filtered light passing through the infrared absorber 200. In more detail, the light guide condensing member 300 guides the condensed light and condenses the light.

상기 광가이드 집광부재(300)는 웨지(wedge)형상을 가진다. 예를 들어, 상기 광가이드 집광부재(300)는 상기 제 1 방향으로 연장되는 형상을 가진다. 상기 광가이드 집광부재(300)로 사용되는 물질의 예로서는 유리, 석영 또는 플라스틱 등을 들 수 있다. 더 자세하게, 상기 광가이드 집광부재(300)로 사용되는 물질의 예로서는 폴리카보네이트(polycarbonate;PC) 또는 폴리메틸메타아크릴레이트(polymethylmethacrylate;PMMA) 등을 들 수 있다.The light guide light collecting member 300 has a wedge shape. For example, the light guide light collecting member 300 has a shape extending in the first direction. Examples of the material used as the light guide light collecting member 300 include glass, quartz or plastic. In more detail, examples of the material used as the light guide light collecting member 300 may include polycarbonate (PC) or polymethylmethacrylate (PMMA).

상기 광가이드 집광부재(300)의 굴절률은 예를 들어, 1.4 내지 1.6일 수 있다.The refractive index of the light guide light collecting member 300 may be, for example, 1.4 to 1.6.

상기 광가이드 집광부재(300)는 가이드부(310) 및 출광부(320)를 포함한다.The light guide light collecting member 300 includes a guide part 310 and a light exit part 320.

상기 가이드부(310)는 상기 1차 집광된 광을 입사받아, 상기 출광부(320)로 가이드한다. 상기 가이드부(310)는 입사면(311) 및 전반사면들(312, 313)을 포함한다.The guide part 310 receives the first focused light and guides the light to the light exiting part 320. The guide part 310 includes an incident surface 311 and total reflection surfaces 312 and 313.

상기 입사면(311)은 상기 집광렌즈(100)와 마주본다. 즉, 상기 입사면(311) 은 상기 집광렌즈(100)를 향한다. 또한, 상기 입사면(311)은 상기 집광렌즈(100)의 상면에 평행할 수 있다.The incident surface 311 faces the condensing lens 100. That is, the incident surface 311 faces the condensing lens 100. In addition, the incident surface 311 may be parallel to the image plane of the condensing lens 100.

또한, 상기 집광렌즈(100)의 초점은 상기 입사면(311) 상에 위치하거나, 상기 입사면(311)에 위치하거나, 상기 입사면(311) 아래에 위치할 수 있다.In addition, the focus of the condenser lens 100 may be located on the incident surface 311, located on the incident surface 311, or located below the incident surface 311.

상기 입사면(311)에는 반사방지막이 배치될 수 있다.An antireflection film may be disposed on the incident surface 311.

상기 적외선 흡수부(200)는 상기 입사면(311) 상에 배치된다. 상기 적외선 흡수부(200)는 상기 입사면(311)을 덮는다. 상기 적외선 흡수부(200)는 상기 입사면(311)에 부착될 수 있다.The infrared absorber 200 is disposed on the incident surface 311. The infrared absorber 200 covers the incident surface 311. The infrared absorber 200 may be attached to the incident surface 311.

상기 전반사면들(312, 313)은 상기 입사면(311)으로부터 하방으로 연장된다. 상기 전반사면들(312, 313)은 상기 입사면(311)에 대해서 경사진다. 상기 전반사면들(312, 313) 및 상기 입사면(311) 사이의 각도는 예각이다.The total reflection surfaces 312 and 313 extend downward from the incident surface 311. The total reflection surfaces 312 and 313 are inclined with respect to the incident surface 311. The angle between the total reflection surfaces 312 and 313 and the incident surface 311 is an acute angle.

또한, 상기 전반사면들(312, 313)은 두 개이며 서로 마주본다. 상기 전반사면들(312, 313) 사이의 각도는 약 1 내지 35°일 수 있다. 즉, 상기 전반사면들(312, 313)은 서로 교차하는 방향으로 연장된다. 즉, 상기 가이드부(310)는 테이퍼 형상을 가진다.In addition, the total reflection surfaces 312 and 313 are two and face each other. The angle between the total reflection surfaces 312 and 313 may be about 1 to 35 degrees. That is, the total reflection surfaces 312 and 313 extend in directions crossing each other. That is, the guide part 310 has a tapered shape.

상기 입사면(311)을 통해서 입사된 광은 상기 전반사면들(312, 313)에 의해서 전반사되고, 집광된다. 즉, 아래로 내려갈 수록, 상기 전반사면들(312, 313) 사이의 간격은 좁아지고, 이에 따라서, 입사된 광은 2차 집광된다.Light incident through the incident surface 311 is totally reflected by the total reflection surfaces 312 and 313 and is collected. That is, as it goes down, the spacing between the total reflection surfaces 312 and 313 becomes narrower, and accordingly, the incident light is secondly focused.

상기 가이드부(310)는 완만하게 구부러 질 수 있다. 즉, 상기 전반사면들(312, 313)도 완만하게 휘어질 수 있다. 이때, 상기 전반사면들(312, 313)은 입 사된 광을 전반사시킬 수 있을 정도로 휘어질 수 있다.The guide part 310 may be gently bent. That is, the total reflection surfaces 312 and 313 may also be gently bent. In this case, the total reflection surfaces 312 and 313 may be bent to reflect totally incident light.

상기 출광부(320)는 상기 가이드부(310) 아래에 배치된다. 상기 출광부(320)는 상기 가이드부(310)와 일체로 형성된다. 상기 출광부(320)는 상기 제 1 방향으로 길게 연장되는 삼각기둥 형상을 가진다.The light exit part 320 is disposed below the guide part 310. The light exit part 320 is formed integrally with the guide part 310. The light exit part 320 has a triangular prism shape extending in the first direction.

상기 출광부(320)는 출사면들(321, 322)을 포함한다. 상기 입사면(311)을 통하여 입사된 광은 상기 출사면들(321, 322)을 통하여 출사된다. 상기 출사면들(321, 322)에는 산란패턴(323)이 형성된다.The light exit unit 320 includes exit surfaces 321 and 322. Light incident through the incident surface 311 is emitted through the emission surfaces 321 and 322. Scattering patterns 323 are formed on the exit surfaces 321 and 322.

즉, 상기 광가이드 집광부재(300)에 입사된 광은 상기 전반사면에 의해서 전반사되고, 상기 가이드부(310)에 의해서 가이드되고, 집광되어 상기 출광부(320)에 입사된다. 이후, 상기 출광부(320)에 입사된 광은 상기 산란패턴(323)에 의해서 산란되고, 상기 출사면들(321, 322)을 통하여 출사된다.That is, the light incident on the light guide light collecting member 300 is totally reflected by the total reflection surface, guided by the guide part 310, and collected and incident on the light exiting part 320. Thereafter, the light incident on the light exiting part 320 is scattered by the scattering pattern 323 and is emitted through the exit surfaces 321 and 322.

상기 출사면들(321, 322)은 상기 전반사면들(312, 313)과 동일한 평면에 배치된다. 상기 출사면들(321, 322)은 서로 교차하며, 상기 출사면들(321, 322) 사이의 각도은 약 1 내지 35°이다.The exit surfaces 321 and 322 are disposed on the same plane as the total reflection surfaces 312 and 313. The exit surfaces 321 and 322 intersect each other, and the angle between the exit surfaces 321 and 322 is about 1 to 35 degrees.

상기 출사면들(321, 322)의 면적의 합은 상기 입사면(311)의 면적보다 더 작다. 즉, 상기 입사면(311)의 면적 및 상기 출사면들(321, 322)의 면적이 조절되어, 상기 광가이드 집광부재(300)의 집광 비율이 조절될 수 있다.The sum of the areas of the exit surfaces 321 and 322 is smaller than the area of the incident surface 311. That is, the area of the incident surface 311 and the area of the exit surfaces 321 and 322 may be adjusted to adjust the light condensing ratio of the light guide light collecting member 300.

상기 태양전지(400)들은 상기 출사면들(321, 322)에 각각 배치된다. 두 개이며 서로 마주보며 배치된다. 상기 태양전지(400)들은 상기 출사면들(321, 322)에 대응하는 평면적을 가진다.The solar cells 400 are disposed on the emission surfaces 321 and 322, respectively. They are two and face each other. The solar cells 400 have planar areas corresponding to the exit surfaces 321 and 322.

이와는 다르게, 상기 태양전지(400)들의 평면적은 상기 출사면들(321, 322)의 평면적보다 더 넓을 수 있다.Alternatively, the planar area of the solar cells 400 may be wider than the planar areas of the exit surfaces 321 and 322.

상기 태양전지(400)들은 상기 출사면을 통하여 출사되는 2차 집광된 광을 입사받아 전기에너지로 변환시킨다. 상기 태양전지(400)들은 pn접합을 가지는 실리콘기판을 포함할 수 있다. 또는, 상기 태양전지(400)는 CIGS계 반도체층을 포함할 수 있다.The solar cells 400 receive the second condensed light emitted through the emission surface and convert the incident light into electrical energy. The solar cells 400 may include a silicon substrate having a pn junction. Alternatively, the solar cell 400 may include a CIGS-based semiconductor layer.

상기 태양전지(400)들은 예를 들어, CIGS계 태양전지, 실리콘 계열 태양전지, 연료감응 계열 태양전지, Ⅱ-Ⅵ족 화합물 반도체 태양전지 또는 Ⅲ-Ⅴ족 화합물 반도체 태양전지일 수 있다.The solar cells 400 may be, for example, CIGS-based solar cells, silicon-based solar cells, fuel-sensitized solar cells, II-VI compound semiconductor solar cells, or III-V compound semiconductor solar cells.

상기 축전장치(500)는 상기 태양전지(400)들로부터 생성되는 전기에너지를 저장한다. 상기 축전장치(500)는 상기 전기에너지를 정류하기 위한 회로를 포함할 수 있다.The electrical storage device 500 stores electrical energy generated from the solar cells 400. The electrical storage device 500 may include a circuit for rectifying the electrical energy.

태양광은 상기 집광렌즈(100)에 의해서 1차 집광된다. 이후, 상기 1차 집광된 광은 상기 적외선 흡수부(200)를 통과하여 필터링된다. 따라서, 태양광 중 가시광선 및 자외선이 상기 입사면(311)을 통하여 입사되고, 상기 가이드부(310)에 의해서 가이드되어, 상기 출광부(320)에 입사된다.Sunlight is primarily focused by the condenser lens 100. Thereafter, the first focused light is filtered through the infrared absorber 200. Accordingly, visible light and ultraviolet rays of the sunlight are incident through the incident surface 311, guided by the guide part 310, and incident on the light exiting part 320.

이후, 상기 출사면들(321, 322)을 통하여 상기 가이드된 광은 2차 집광되어 출사된다.Thereafter, the guided light through the exit surfaces 321 and 322 is condensed secondary and emitted.

실시예에 따른 태양광 발전 장치는 상기 집광렌즈(100) 및 상기 광가이드 집광부재(300)에 의해서, 원하는 비율로 태양광을 집광시킬 수 있다.In the solar cell apparatus according to the embodiment, the condenser lens 100 and the light guide condensing member 300 may condense sunlight at a desired ratio.

상기 태양전지(400)들은 특정한 세기의 광이 입사될 때, 최대의 변환효율을 가진다. 예를 들어, 상기 태양전지(400)는 일반적인 태양광의 약 29 내지 31배의 세기를 가지는 광이 입사될 때, 최대의 변환효율을 가지는 실리콘 계열의 태양전지 일 수 있다.The solar cells 400 have a maximum conversion efficiency when light of a certain intensity is incident. For example, the solar cell 400 may be a silicon-based solar cell having a maximum conversion efficiency when light having an intensity of about 29 to 31 times the general sunlight is incident.

이때, 실시예에 따른 태양광 발전 장치는 상기 집광렌즈(100) 및 상기 광가이드 집광부재(300)에 의해서, 상기 태양전지(400)가 최대 변환효율을 가지도록 태양광을 집광시킬 수 있다.In this case, the photovoltaic device according to the embodiment may collect the solar light by the condensing lens 100 and the light guide condensing member 300 so that the solar cell 400 has the maximum conversion efficiency.

또한, 상기 광가이드 집광부재(300)는 광을 전반사에 의해서 가이드하여 집광시킨다. 따라서, 상기 광가이드 집광부재(300)는 반사부재를 사용하여 광을 집광하는 장치보다 광 손실을 감소시킬 수 있다. In addition, the light guide light collecting member 300 guides and condenses the light by total reflection. Therefore, the light guide light collecting member 300 may reduce light loss than a device for collecting light using the reflective member.

따라서, 실시예에 따른 태양광 발전 장치는 향상된 발전 효율을 가진다.Therefore, the solar cell apparatus according to the embodiment has improved power generation efficiency.

또한, 실시예에 따른 태양광 발전 장치는 태양광을 집광시켜서 발전하므로, 작은 면적의 태양전지(400)를 사용하여 발전할 수 있다.In addition, since the solar cell apparatus according to the embodiment generates power by condensing sunlight, the solar cell apparatus may generate power using the solar cell 400 having a small area.

또한, 상기 광가이드 집광부재(300)는 필터링된 광을 가이드하며 집광하기 때문에, 상기 태양전지(400)들은 원하는 위치에 배치될 수 있다.In addition, since the light guide light collecting member 300 guides and collects the filtered light, the solar cells 400 may be disposed at a desired position.

즉, 상기 광가이드 집광부재(300)는 완만하게 구부러질 수 있다. 또한, 상기 출사면들(321, 322)은 상기 광가이드 집광부재(300)의 형상에 따라서 형성되는 위치가 달라질 수 있다. 따라서, 실시예에 따른 태양광 발전 장치는 상기 태양전지(400)들을 실내에 배치할 수 있다.That is, the light guide light collecting member 300 may be gently bent. In addition, the emission surfaces 321 and 322 may be formed at different positions depending on the shape of the light guide light collecting member 300. Therefore, the solar cell apparatus according to the embodiment may arrange the solar cells 400 indoors.

따라서, 상기 태양전지(400)들은 외부에 노출되지 않을 수 있다. 따라서, 상 기 태양전지(400)들은 외부의 물리적 및 화학적인 충격으로부터 보호될 수 있다. 따라서. 실시예에 따른 태양광 발전장치는 향상된 내구성을 가진다.Therefore, the solar cells 400 may not be exposed to the outside. Therefore, the solar cells 400 may be protected from external physical and chemical shocks. therefore. The solar cell apparatus according to the embodiment has improved durability.

또한, 실시예에 따른 태양광 발전장치는 상기 적외선 흡수부(200)를 통과하는 광을 이용하여, 전기에너지를 생성한다. 실시예에 따른 태양광 발전장치는 상기 적외선 흡수부(200)에 의해서 열에너지를 발생시키고, 상기 태양전지(400)에 의해서 전기에너지를 생성한다.In addition, the solar cell apparatus according to the embodiment generates electrical energy by using the light passing through the infrared absorber 200. The photovoltaic device according to the embodiment generates thermal energy by the infrared absorber 200 and generates electrical energy by the solar cell 400.

이때, 상기 태양전지(400)는 적외선이 흡수된 태양광을 전기에너지로 변환시키므로, 상기 태양전지(400)의 온도는 낮아진다. 따라서, 상기 태양전지(400)의 광-전 변환효율은 향상될 수 있다.At this time, since the solar cell 400 converts sunlight absorbed by infrared rays into electrical energy, the temperature of the solar cell 400 is lowered. Therefore, the photoelectric conversion efficiency of the solar cell 400 can be improved.

따라서, 실시예에 따른 태양광 발전장치는 전기에너지 및 열에너지를 효율적으로 생산할 수 있다.Therefore, the solar cell apparatus according to the embodiment can efficiently produce electrical energy and thermal energy.

또한, 실시예에 따른 태양광 발전장치는 전기에너지 및 열에너지를 따로 생산하므로, 생성된 전기에너지 및 열에너지는 추가적인 변환과정 없이도 각각 효율적으로 이용될 수 있다.In addition, since the solar cell apparatus according to the embodiment produces electrical energy and thermal energy separately, the generated electrical energy and thermal energy can be efficiently used without additional conversion process.

도 4는 다른 실시예에 따른 태양광 발전장치의 일 단면을 도시한 단면도이다. 본 실시예에서는 앞서 설명한 실시예를 참조하고, 적외선 흡수부에 대해서 추가적으로 설명한다.4 is a cross-sectional view showing a cross section of a solar cell apparatus according to another embodiment. In this embodiment, referring to the above-described embodiment, the infrared absorption unit will be further described.

도 4를 참조하면, 적외선 흡수부(201)는 다수 개의 트라이앵글 파이프(230)들 및 적외선을 흡수하는 유체(220)를 포함한다. 상기 트라이앵글 파이프(230)는 단면이 삼각형 형상을 가진다.Referring to FIG. 4, the infrared absorber 201 includes a plurality of triangle pipes 230 and a fluid 220 that absorbs infrared light. The triangle pipe 230 has a triangular shape in cross section.

상기 트라이앵글 파이프(230)들은 서로 격리된다. 이와는 다르게, 상기 트라이앵글 파이프(230)들은 서로 연결될 수 있다. 즉, 상기 트라이앵글 파이프(230)들은 측방으로 서로 연결될 수 있다.The triangle pipes 230 are isolated from each other. Alternatively, the triangle pipes 230 may be connected to each other. That is, the triangle pipes 230 may be connected to each other laterally.

또한, 상기 트라이앵글 파이프(230)의 표면에는 반사 방지막이 형성될 수 있다.In addition, an anti-reflection film may be formed on the surface of the triangle pipe 230.

본 실시예에서는 상기 적외선 흡수부(201)들은 다수 개의 트라이앵글 파이프(230)들을 포함하기 때문에, 상기 적외선 흡수부(201)들로부터 반사되는 광의 양을 줄일 수 있다. 따라서, 본 실시예에 따른 태양광 발전 장치는 광의 손실을 줄 일 수 있고, 향상된 발전효율을 가질 수 있다.In the present exemplary embodiment, since the infrared absorbers 201 include a plurality of triangle pipes 230, the amount of light reflected from the infrared absorbers 201 may be reduced. Therefore, the solar cell apparatus according to the present embodiment can reduce the loss of light and can have an improved power generation efficiency.

도 5는 다른 실시예에 따른 태양광 발전장치를 도시한 사시도이다. 도 6은 도 5에선 B-B`를 따라서 절단한 단면을 도시한 단면도이다. 본 실시예에서는 앞서 설명한 실시예들을 참조하고, 집광렌즈 및 적외선 흡수부에 대해서 추가적으로 설명한다.5 is a perspective view showing a solar cell apparatus according to another embodiment. FIG. 6 is a cross-sectional view illustrating a cross section taken along line BB ′ in FIG. 5. In the present embodiment, the above-described embodiments will be referred to, and the condenser lens and the infrared absorber will be further described.

도 5 및 도 6을 참조하면, 집광렌즈(101)의 하면에는 상기 집광렌즈(101)가 연장되는 방향으로 홈이 형성된다.5 and 6, grooves are formed in a lower surface of the condenser lens 101 in a direction in which the condenser lens 101 extends.

상기 적외선 흡수부(202)는 상기 홈 내측에 배치된다. 상기 적외선 흡수부(202)는 하프 파이프(240) 및 적외선을 흡수하는 유체(220)를 포함한다.The infrared absorber 202 is disposed inside the groove. The infrared absorber 202 includes a half pipe 240 and a fluid 220 that absorbs infrared light.

상기 하프 파이프(240)의 외주면은 상기 홈의 내측면에 접촉된다. 이때, 상기 홈의 내측면은 상기 하프 파이프(240)의 외주면에 대응하는 형상을 가진다. 더 자세하게, 상기 하프 파이프(240)의 외주면은 상기 홈의 내측면에 밀착되거나 접착 될 수 있다.The outer circumferential surface of the half pipe 240 is in contact with the inner surface of the groove. At this time, the inner surface of the groove has a shape corresponding to the outer peripheral surface of the half pipe 240. In more detail, the outer circumferential surface of the half pipe 240 may be adhered to or adhered to the inner surface of the groove.

즉, 상기 하프 파이프(240) 및 상기 집광렌즈(101) 사이에는 공기층이 존재하지 않게 될 수 있다.That is, an air layer may not exist between the half pipe 240 and the condenser lens 101.

상기 하프 파이프(240)의 하면 및 상기 집광렌즈(101)의 하면은 동일한 평면에 배치된다.The bottom surface of the half pipe 240 and the bottom surface of the condenser lens 101 are disposed on the same plane.

집광부재의 입사면(311)에는 반사 방지막(301)이 배치된다. 예를 들어, 상기 반사방지막(301)은 상기 입사면(311)에 코팅된다. 상기 반사방지막(301)은 입광효율을 향상시키고, 반사율을 감소시킨다.An antireflection film 301 is disposed on the incident surface 311 of the light collecting member. For example, the anti-reflection film 301 is coated on the incident surface 311. The anti-reflection film 301 improves light incident efficiency and reduces reflectance.

상기 반사방지막(301)은 투명하며, 상기 광가이드 집광부재(300)보다 작은 굴절률을 가진다.The anti-reflection film 301 is transparent and has a refractive index smaller than that of the light guide light collecting member 300.

이와는 다르게, 상기 반사방지막(301) 대신에, 상기 입사면(311)에 반사방지패턴이 형성될 수 있다.Alternatively, instead of the anti-reflection film 301, an anti-reflection pattern may be formed on the incident surface 311.

상기 반사방지패턴은 약 150 내지 250㎚의 직경을 가지는 엠보싱 패턴일 수 있다.The antireflection pattern may be an embossing pattern having a diameter of about 150 to 250 nm.

상기 집광렌즈(101)는 상기 집광렌즈(101)로부터 출사되는 1 차 집광된 광의 대부분이 상기 적외선 흡수부(202)를 통과하도록 설계된다.The condenser lens 101 is designed such that most of the primary condensed light emitted from the condenser lens 101 passes through the infrared absorber 202.

상기 적외선 흡수부(202) 및 상기 집광렌즈(101)는 서로 접착, 밀착 또는 접촉된다. 따라서, 상기 홈의 내측면으로부터 출사되는 광의 대부분은 손실 없이 상기 적외선 흡수에 입사된다.The infrared absorber 202 and the condenser lens 101 are adhered to each other, adhered or contacted with each other. Therefore, most of the light emitted from the inner side of the groove is incident on the infrared absorption without loss.

따라서, 본 실시예에 따른 태양광 발전장치는 상기 적외선 흡수부(202)로부 터 반사되어 손실되는 광의 양을 줄일 수 있고, 향상된 발전 효율을 가질 수 있다.Therefore, the photovoltaic device according to the present embodiment can reduce the amount of light lost by being reflected from the infrared absorber 202 and can have an improved power generation efficiency.

도 7은 다른 실시예에 따른 태양광 발전 장치를 도시한 단면도이다. 본 실시예에서는 적외선 흡수부에 대해서 추가적으로 설명하고, 앞서 설명한 실시예들을 참조한다.7 is a sectional view showing a solar cell apparatus according to another embodiment. In this embodiment, the infrared absorption unit will be further described, and the above-described embodiments will be referred to.

도 7을 참조하면, 적외선 흡수부(203)는 파이프(210), 열전달 유체(221) 및 적외선 흡수층(230)을 포함한다.Referring to FIG. 7, the infrared absorbing part 203 includes a pipe 210, a heat transfer fluid 221, and an infrared absorbing layer 230.

상기 파이프(210)는 투명하고, 높은 열전도율을 가진다.The pipe 210 is transparent and has a high thermal conductivity.

상기 열전달 유체(221)는 상기 파이프(210) 내측에 흐르며, 투명하고, 높은 열전도율을 가진다.The heat transfer fluid 221 flows inside the pipe 210, and is transparent and has a high thermal conductivity.

상기 적외선 흡수층(230)은 상기 파이프(210)의 외주면에 코팅된다. 상기 적외선 흡수층(230)은 통과하는 광으로부터 적외선을 흡수하여, 상기 열전달 유체(221)에 열을 전달한다. 상기 적외선 흡수층(230)으로 사용되는 물질의 예로서는 인듐 틴 옥사이드 또는 인듐 징크 옥사이드 등을 들 수 있다.The infrared absorbing layer 230 is coated on the outer circumferential surface of the pipe 210. The infrared absorbing layer 230 absorbs infrared rays from the light passing through and transmits heat to the heat transfer fluid 221. Examples of the material used as the infrared absorption layer 230 include indium tin oxide or indium zinc oxide.

이와는 다르게, 상기 적외선 흡수층(230)은 상기 파이프(210)의 내주면에 코팅될 수 있다.Alternatively, the infrared absorbing layer 230 may be coated on the inner circumferential surface of the pipe 210.

상기 적외선 흡수부(203)는 적외선 흡수층(230)을 포함하기 때문에, 상기 파이프(210) 내측에 높은 열전도율을 가지는 유체를 사용할 수 있다.Since the infrared absorbing part 203 includes the infrared absorbing layer 230, a fluid having a high thermal conductivity may be used inside the pipe 210.

따라서, 본 실시예에 따른 태양광 발전장치는 높은 효율을 가진다.Therefore, the solar cell apparatus according to the present embodiment has high efficiency.

이상에서 실시예를 중심으로 설명하였으나 이는 단지 예시일 뿐 본 발명을 한정하는 것이 아니며, 본 발명이 속하는 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 본 실 시예의 본질적인 특성을 벗어나지 않는 범위에서 이상에 예시되지 않은 여러 가지의 변형과 응용이 가능함을 알 수 있을 것이다. 예를 들어, 실시예에 구체적으로 나타난 각 구성 요소는 변형하여 실시할 수 있는 것이다. 그리고 이러한 변형과 응용에 관계된 차이점들은 첨부된 청구 범위에서 규정하는 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.Although the above has been described with reference to the embodiments, these are merely examples and are not intended to limit the present invention. Those skilled in the art to which the present invention pertains should not be exemplified above unless they depart from the essential characteristics of the present embodiments. It will be understood that various modifications and applications are possible. For example, each component specifically shown in the embodiment can be modified. And differences relating to such modifications and applications will have to be construed as being included in the scope of the invention defined in the appended claims.

도 1은 실시예에 따른 태양광 발전장치를 도시한 사시도이다.1 is a perspective view illustrating a photovoltaic device according to an embodiment.

도 2는 도 1에서 A-A`를 따라서 절단한 단면을 도시한 단면도이다.FIG. 2 is a cross-sectional view illustrating a cross section taken along line AA ′ in FIG. 1.

도 3은 출사부의 단면을 확대하여 도시한 단면도이다.3 is an enlarged cross-sectional view of a cross section of the exit unit.

도 4는 다른 실시예에 따른 태양광 발전장치의 일 단면을 도시한 단면도이다.4 is a cross-sectional view showing a cross section of a solar cell apparatus according to another embodiment.

도 5는 다른 실시예에 따른 태양광 발전장치를 도시한 사시도이다.5 is a perspective view showing a solar cell apparatus according to another embodiment.

도 6은 도 5에선 B-B`를 따라서 절단한 단면을 도시한 단면도이다.FIG. 6 is a cross-sectional view illustrating a cross section taken along line BB ′ in FIG. 5.

Claims (11)

통과하는 광의 적외선을 흡수하는 적외선 흡수부; 및An infrared absorbing unit for absorbing infrared rays of light passing through it; And 상기 적외선 흡수부를 통과한 광을 전기에너지로 변환시키는 태양전지를 포함하는 태양광 발전장치.Photovoltaic device comprising a solar cell for converting the light passing through the infrared absorption unit into electrical energy. 제 1 항에 있어서, 상기 적외선 흡수부는The method of claim 1, wherein the infrared absorption unit 투명한 파이프; 및Transparent pipes; And 상기 파이프 내측에 흐르며, 적외선을 흡수하는 투명한 유체를 포함하는 태양광 발전장치.A solar cell apparatus comprising a transparent fluid flowing inside the pipe and absorbing infrared rays. 제 2 항에 있어서, 상기 유체는 부동액, 전열 히터용 오일, 프레온 계열의 기체 또는 헬륨 기체를 포함하는 태양광 발전장치.The photovoltaic device of claim 2, wherein the fluid includes an antifreeze, an oil for an electric heater, a freon-based gas, or a helium gas. 제 2 항에 있어서, 상기 유체는 인듐 틴 옥사이드 또는 안티몬 틴 옥사이드 입자를 포함하는 태양광 발전장치.The solar cell apparatus of claim 2, wherein the fluid comprises indium tin oxide or antimony tin oxide particles. 제 1 항에 있어서, 상기 적외선 흡수부를 통과한 광을 집광시키는 광가이드 집광부재를 포함하는 태양광 발전장치.The photovoltaic device of claim 1, further comprising a light guide light collecting member configured to focus light passing through the infrared absorbing unit. 제 5 항에 있어서, 상기 광가이드 집광부재는 입사면 및 상기 입사면보다 더 작은 면적을 가지는 출사면을 포함하며,The light guide member of claim 5, wherein the light guide light collecting member includes an incident surface and an emission surface having a smaller area than the incident surface. 상기 파이프는 상기 입사면에 배치되는 태양광 발전장치.The pipe is a photovoltaic device disposed on the incident surface. 제 5 항에 있어서, 상기 광가이드 집광부재는 웨지 형상을 가지는 태양광 발전장치.The solar cell apparatus of claim 5, wherein the light guide light collecting member has a wedge shape. 제 2 항에 있어서, 상기 파이프의 단면은 반원 또는 삼각형 형상을 가지는 태양광 발전장치.The photovoltaic device of claim 2, wherein the pipe has a semicircular or triangular shape. 제 1 항에 있어서, 입사광을 집광시켜서, 상기 적외선 흡수부에 출사하는 집광부재를 포함하는 태양광 발전장치.The solar cell apparatus according to claim 1, further comprising a light collecting member which focuses incident light and exits the infrared absorbing unit. 제 1 항에 있어서, 상기 적외선 흡수부는The method of claim 1, wherein the infrared absorption unit 유체가 흐르는 파이프; 및Pipes through which fluid flows; And 상기 파이프 외주면 또는 내주면에 형성되는 적외선 흡수층을 포함하는 태양광 발전장치.Photovoltaic device comprising an infrared absorption layer formed on the outer peripheral surface or the inner peripheral surface of the pipe. 제 10 항에 있어서, 상기 적외선 흡수층은 인듐 틴 옥사이드 또는 안티몬 틴 옥사이드를 포함하는 태양광 발전장치.The solar cell apparatus according to claim 10, wherein the infrared absorbing layer comprises indium tin oxide or antimony tin oxide.
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