KR20100075051A - 개방형 고집광 태양광 장치 - Google Patents

Abstract

개방형 고집광 태양광 장치가 개시된다. 상기 태양광 장치는, 다수의 프레임으로 이루어진 격자 하우징; 상기 격자 하우징의 상부 프레임에 가장자리가 고정되는 프레넬 렌즈; 상기 프레넬 렌즈의 중심부에 대향하는 위치에서 상기 격자 하우징의 하부 프레임에 설치되는 집광모듈을 포함한다.

태양전지, 솔라 셀, 방열, 효율, 방수 캡, 하우징, 격자, 프레임, 개방

Description

개방형 고집광 태양광 장치{Open typed photovoltic generating module}

본 발명은 고집광 태양광 장치에 관한 것이며, 특히 하우징을 개방형으로 구성하여 방열효과를 극대화한 고집광 태양광 장치에 관련한다.

최근 들어 국내외적으로 에너지 문제가 심각해지면서 태양전지가 각광을 받게 되어 개발이 활발히 이루어지고 있는바, 태양 광을 반사나 굴절 없이 다중 셀에 직접 입사하는 태양전지와, 다중 셀 앞에 반사체를 설치하여 태양 광을 집광하는 집광형 태양전지가 있다.

그러나 집광형 태양전지는 태양 광을 직접 입사하는 태양전지의 발전효율보다 실질적으로 높지 않게 되는데, 그 이유는 집광형 태양전지의 경우, 셀의 발전출력 효율에 투과율이나 반사율을 곱한 값이 되기 때문이다. 즉, 셀의 경우 입사 태양 광 출력에 대한 발전출력의 비율인 전력변환 효율 수준이 약 15% 라고 할 때, 집광형 태양전지의 발전효율은 투과율이나 반사율이 90% 라면, 15% × 90% = 13.5%가 되어 실질적으로 발전효율이 높지 않게 된다.

그래서 높은 전력변환 효율을 얻기 위하여 그 중의 하나로 셀의 상부에 프레즈넬 렌즈(Fresnel Lens)를 구비하여 입사되는 태양 광을 500배 이상으로 셀에 집 중함으로써, 전력 변환 효율을 증대하도록 하였다.

그러나 태양 광이 500배 이상으로 하나의 셀에 집중되게 되므로, 셀의 온도를 급상승하게 되어, 오히려 전력 변환 효율을 저하하는 요인으로 작용하게 되는 문제점을 가지게 되었다.

따라서 급상승하는 셀의 온도를 낮추기 위하여, 셀을 외력으로 보호하는 하우징에 다수의 핀을 갖는 방열판을 부착한 것이 있으나, 이는 태양전지 전체의 열을 방열하는 것이기에, 셀의 온도를 낮추는데에는 미흡한 점이 있었다.

따라서, 본 발명의 목적은 방열능력이 우수한 고집광 태양광 장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 방열능력이 우수하고 제조원가를 줄일 수 있는 고집광 태양광 장치를 제공하는 것이다.

상기의 목적은, 다수의 프레임으로 이루어진 격자 하우징; 상기 격자 하우징의 상부 프레임에 가장자리가 고정되는 프레넬 렌즈; 상기 프레넬 렌즈의 중심부에 대향하는 위치에서 상기 격자 하우징의 하부 프레임에 설치되는 집광모듈을 포함하는 개방형 고집광 태양광 장치에 의해 달성된다.

여기서, 바람직하게, 다수의 프레임은 플라스틱 조인트를 개재하여 상호 결합할 수 있다.

상기 집광모듈은 상기 하부 프레임에 고정되는 방열판; 상기 방열판의 표면에 설치되는 셀 리시버와 상기 셀 리시버 위에 설치되는 반사체를 내부에 수용하는 방수 캡을 포함한다.

바람직하게, 상기 방열판의 표면과 이면에는 다수의 방열 핀이 형성될 수 있다.

바람직하게, 방수 캡은 열전도성 몸체; 상기 몸체의 상부를 덮는 고 투과율의 유리창; 상기 유리창의 가장자리와 이에 인접하는 상기 몸체 상부의 가장자리를 방수용 고무패킹을 개재하여 덮고 상기 몸체에 고정되는 상부 브라켓; 및 상기 몸체의 하단 가장자리 외측에서 상기 몸체에 고정됨과 동시에 상기 방열판 위에 고정되는 하부 브라켓을 포함할 수 있다.

바람직하게, 상기 상부 프레임의 내측단에는 턱이 형성되고, 상기 프레넬 렌즈의 가장자리는 상기 턱에 놓이며, 상기 상부 프레임의 표면과 상기 프레넬 렌즈의 가장자리 표면에 걸치는 가압판이 설치되고, 상기 가압판은 볼트에 의해 상기 상부 프레임에 고정될 수 있다.

바람직하게, 상기 격자 하우징의 격자 면에는 금속 망이 설치될 수 있다.

상기의 구조에 의하면, 방열 능력이 탁월하며, 이와 함께 제조원가를 줄일 수 있다는 이점이 있다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명한다.

도 1은 본 발명에 일 실시 예에 따른 고집광 태양광 장치를 나타내는 측면도이고, 도 2는 부분 사시도이다.

도 1과 2를 참조하면, 프레넬 렌즈(300)와 집광모듈(200)을 지지하는데 격자 하우징(100)이 적용된다.

격자 하우징(100)은 알루미늄이나 철 재질로 이루어지고 단면이 대략 사각형의 프레임(110, 120, 130, 140)이 격자형으로 결합하여 구성되며, 프레임으로 속이 빈 파이프를 적용함으로써 전체적인 중량을 줄일 수 있다.

프레임(110, 120, 130, 140) 간의 결합은 용접에 의할 수 있지만, 바람직하게 플라스틱 사출된 조인트(160)를 이용하여 조인트(160)에 각 프레임(110, 120, 130, 140)의 단부를 끼워 손쉽게 결합하거나 분리할 수 있다.

최상부에 위치하여 프레넬 렌즈(300)를 지지하는 프레임(110)에는 길이방향을 따라 계단 형상의 턱(112)이 형성되어 프레넬 렌즈(300)의 가장자리를 지지한다.

이러한 구조에 의하면, 내부 공간이 밀폐되어 있는 종래의 하우징과 달리 프레임 결합에 의한 개방형 구조로 이루어져 공기의 흐름을 최대화할 수 있으며, 이에 따라 집광모듈(200)로부터 발생하는 열이 신속하게 외부로 방출되도록 할 수 있다. 결과적으로, 집광모듈(200)의 열에 의한 효율 저하를 최소화함과 동시에 집광모듈(200)의 출력을 최대로 끌어올릴 수 있다.

또한, 격자 면을 채우지 않고 비움으로써 제조원가를 절감할 수 있다.

또한, 공기가 자유로이 통과할 수 있는 구조이기 때문에, 풍압에 의한 영향을 덜 받고 전체적인 중량을 줄일 수 있어 추적장치(트랙커)에 부하를 가중시키지 않아 그만큼 제조원가를 줄일 수 있다.

바람직하게, 격자 하우징(100)의 격자 면에 금속 망을 부착하여 조류나 곤충들이 침입하는 것을 방지할 수 있다.

프레넬 렌즈(300)의 가장자리는 프레임(110)의 턱(112) 위에 놓여 지지되며, 이 상태에서 프레임(110)의 표면과 프레넬 렌즈(300)의 표면에 걸치도록 가압판(150)을 놓고 리벳이나 볼트(152)로 고정함으로써, 프레넬 렌즈(300)가 이탈하는 것을 방지하여 정밀도 있게 집광할 수 있도록 한다.

여기서, 가압판(150)은 단면을 수직부분과 수평부분으로 이루어진 'T' 형상으로 하고 프레임(110)과 프레넬 렌즈(300)의 측단면 사이에 가압판(150)의 수직부분을 압입함으로써 프레넬 렌즈(300)를 더욱 강하게 고정할 수 있다.

본 발명에 의하면, 집광모듈(200)은 일정 간격으로 이격된 프레임(140) 위에 놓여 볼트(242)로 프레임(140)을 관통시켜 고정한다.

집광모듈(200)은 방열판(240), 방수 캡(210), 반사체(220), 및 셀 리시버(230)로 구성된다.

방열판(240)은 양 가장자리에서 볼트(242)에 의해 프레임(140)에 고정되며, 바람직하게 열원(셀 리시버)으로부터 발생하는 열을 효율적으로 방열하기 위해 셀 리시버(230)에 대응하는 부분에서 가장 두껍고 멀어질수록 얇게 하는 형상의 단면을 갖는다.

또한, 방열판(240)의 표면과 이면에는 각각 방열효과를 극대화하기 위해 방령 핀(250, 260)이 설치된다.

방열판(240)의 표면 중심부에는 반사 집광된 태양 광을 전기신호로 변환하는 셀 리시버(230)가 설치되고, 그 위에 프레넬 렌즈(300)로부터 집중되어 입사되는 태양 광의 산란을 반사하여 집광하는 역 사다리꼴 형상의 반사체(220)가 설치된다. 이들 셀 리시버(230)와 반사체(220)는 종래 잘 알려진 구성이므로 이에 대한 상세한 설명을 생략한다.

본 발명에 따르면, 셀 리시버(230)와 반사체(220)를 먼지나 수분으로부터 보 호하기 위해 방수 캡(210)이 설치되어 셀 리시버(230)와 반사체(220)를 내부에 수용한다.

방수 캡(210)은 열전도율이 높으면서 열에 강한 구리 또는 알루미늄 등으로 이루어진 몸체(211), 몸체(211)의 상부를 덮는 고 투과율의 유리창(212), 유리창(212)의 가장자리와 이에 인접하는 몸체(211) 상부의 가장자리를 방수용 고무패킹(214)을 개재하여 덮고 리벳(215) 등에 의해 몸체(211)에 고정되는 상부 크라켓(213), 및 몸체(211)의 하단 가장자리 외측에서 몸체(211)에 리벳(225) 등에 의해 고정됨과 동시에 볼트(216)를 이용하여 방열판(240) 위에 고정되는 하부 브라켓(223)으로 이루어진다.

이러한 집광모듈에 의하면, 셀 리시버(230)로부터 발생하는 열은 방열판(240)과 방열 핀(250, 260)을 통하여 외부로 신속하게 배출되며, 특히 방열 핀(250, 260)이 원활한 공기 흐름에 노출되어 있기 때문에 방열 효율이 더욱 향상된다.

이상에서는 본 발명의 실시 예를 중심으로 설명하였지만 당업자의 수준에서 다양한 변형이 가능하다. 따라서, 본 발명의 범위는 상기한 실시 예에 한정되어서는 안 되며 이하에 기술하는 특허청구범위에 따라 해석되어야 한다.

도 1은 본 발명에 일 실시 예에 따른 고집광 태양광 장치를 나타내는 측면도이다.

도 2는 도 1의 부분 사시도이다.

Claims (7)

1. 다수의 프레임으로 이루어진 격자 하우징;

   상기 격자 하우징의 상부 프레임에 가장자리가 고정되는 프레넬 렌즈;

   상기 프레넬 렌즈의 중심부에 대향하는 위치에서 상기 격자 하우징의 하부 프레임에 설치되는 집광모듈을 포함하는 것을 특징으로 하는 개방형 고집광 태양광 장치.
2. 청구항 1에 있어서,

   상기 집광모듈은 상기 하부 프레임에 고정되는 방열판;

   상기 방열판의 표면에 설치되는 셀 리시버와 상기 셀 리시버 위에 설치되는 반사체를 내부에 수용하는 방수 캡을 포함하는 것을 특징으로 하는 고집광 태양광 장치.
3. 청구항 2에 있어서,

   상기 방열판의 표면과 이면에는 다수의 방열 핀이 형성되는 것을 특징으로 하는 고집광 태양광 장치.
4. 청구항 2에 있어서,

   상기 방수 캡은 열전도성 몸체;

   상기 몸체의 상부를 덮는 고 투과율의 유리창;

   상기 유리창의 가장자리와 이에 인접하는 상기 몸체 상부의 가장자리를 방수용 고무패킹을 개재하여 덮고 상기 몸체에 고정되는 상부 브라켓; 및

   상기 몸체의 하단 가장자리 외측에서 상기 몸체에 고정됨과 동시에 상기 방열판 위에 고정되는 하부 브라켓을 포함하는 것을 특징으로 하는 고집광 태양광 장치.
5. 청구항 1에 있어서,

   상기 다수의 프레임은 플라스틱 조인트를 개재하여 상호 결합하는 것을 특징으로 하는 고집광 태양광 장치.
6. 청구항 1에 있어서,

   상기 상부 프레임의 내측단에는 턱이 형성되고, 상기 프레넬 렌즈의 가장자리는 상기 턱에 놓이며,

   상기 상부 프레임의 표면과 상기 프레넬 렌즈의 가장자리 표면에 걸치는 가압판이 설치되고, 상기 가압판은 볼트에 의해 상기 상부 프레임에 고정되는 것을 고집광 태양광 장치.
7. 청구항 1에 있어서,

   상기 격자 하우징의 격자 면에는 금속 망이 설치되는 것을 특징으로 하는 고 집광 태양광 장치.

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