KR20110044502A - The collection structure of solar light with multiple reflection type - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 다중 반사형 태양 집광 구조체에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 다중 반사에 의해 태양전지의 흡수율을 증대시키는 다중 반사형 태양 집광 구조체에 관한 것이다.The present invention relates to a multi-reflective solar concentrating structure, and more particularly, to a multi-reflective solar condensing structure that increases the absorption of a solar cell by multiple reflection.
일반적으로 태양광 발전설비는 태양전지(solar cell)를 이용하여 태양의 빛에너지를 전기에너지로 변환시키는 장치를 말한다. 이때, 상기 태양전지는 PN접합 반도체로 구성되어 태양광의 조사시 자유전자를 발생시키는 과정에서 전기를 유도하는 기능을 수행한다.In general, photovoltaic power generation equipment refers to a device that converts light energy of the sun into electrical energy using a solar cell. In this case, the solar cell is composed of a PN junction semiconductor to induce electricity in the process of generating free electrons when irradiated with sunlight.
이때, 태양광 발전설비에는 태양광을 중첩하여 태양전지의 표면에 조사하는 집광장치가 사용된다. 상기 집광장치의 광집적도는 발전설비의 에너지효율과 직결되며, 태양전지의 전방에 설치되는 중첩용 집광렌즈의 면적에 비례한다.At this time, the solar power generation equipment is used for condensing the light to the surface of the solar cell by overlapping the sunlight. The light intensity of the light collecting device is directly related to the energy efficiency of the power generation equipment and is proportional to the area of the overlapping light collecting lens installed in front of the solar cell.
이러한 태양광은 무공해성과 무한성으로 인하여 대체에너지로 가장 선호되고 있으며, 태양전지를 이용한 전력생산 외에, 태양광의 열원을 이용한 온수의 제공 및 각종 병균을 살균하는 용도 등으로 폭넓은 연구 및 상용화가 진행 중에 있다.Such solar light is the most preferred as alternative energy because of its pollution-free and infinity, and in addition to the power generation using solar cells, a wide range of research and commercialization is under way to provide hot water using solar heat sources and sterilize various germs. There is.
특히, 태양광을 이용하는 여러 장치중 태양광을 집광하는 장치의 경우에는 입사되는 태양광을 한 곳으로 집광하여 태양전지에 의해 전력을 생산하거나 열 에너지를 얻기 위한 것으로, 이러한 태양광 집광장치는 집광량 및 집광비에 따라 실용화 및 경제성 있는 제품화가 결정되었다.In particular, in the case of a device for condensing sunlight among various devices that use sunlight, it is for concentrating the incident sunlight to one place to produce electric power or to obtain thermal energy by a solar cell. Practical and economical commercialization was determined by the amount of light and the concentration ratio.
여기서, 태양광 집광장치는 태양의 움직임에 상관없이 위치를 고정한 상태로 집광하는 고정식과, 움직이는 태양을 추적할 수 있도록 썬 트랙(Sun Track)을 따라 이동하면서 집광하는 이동식으로 크게 구분된다.Here, the solar light collecting device is largely classified into a fixed type for condensing a fixed position irrespective of the movement of the sun, and a mobile type for condensing while moving along the Sun Track to track the moving sun.
그러나 종래의 태양광 집광 장치는 도면에는 도시하지 않았지만 집광렌즈를 통해 집광되는 태양광이 태양전지에 흡수되어 에너지화하는 과정에서 태양전지에 태양광이 흡수된 나머지는 활용하지 못하고 반사되어 집광 효율이 한정되는 문제점이 있었다.However, although the conventional solar concentrator is not shown in the drawing, the solar light collected through the condenser lens is absorbed by the solar cell and energy is absorbed by the solar cell in the process of energy conversion. There was a limited issue.
본 발명은 상기 종래의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 그 목적은 태양전지를 감싸는 특정구조의 반사체를 이용하여 구속시킨 태양광을 다중으로 반사시킴으로써 태양전지의 광 흡수율을 증대시킬 수 있게 한 다중 반사형 태양 집광 구조체를 제공함에 있다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above-mentioned problems, and its object is to multiply reflect sunlight constrained by using a reflector having a specific structure surrounding the solar cell, thereby increasing the light absorption of the solar cell. It is to provide a reflective solar light collecting structure.
또한, 본 발명의 다른 목적은, 태양전지 집광 구조체를 셀 단위로 구비한 후 이를 조합하여 사용하므로 제작용이 및 제작 단가가 저렴하며, 셀의 조합에 의해 다양한 형태로 변형하여 다용도로 사용이 가능한 다중 반사형 태양 집광 구조체를 제공함에 있다.In addition, another object of the present invention, since the solar cell light collecting structure is provided in units of cells and used in combination thereof, it is easy to manufacture and low production cost, and can be used in a variety of forms by using a combination of cells and multi-use It is to provide a reflective solar light collecting structure.
또한, 본 발명의 또 다른 목적은, 반사체가 태양전지에서 발생하는 열을 방출하는 방열판 기능을 겸비하여 별도로 방열판이 필요하지 않은 다중 반사형 태양 집광 구조체를 제공함에 있다.In addition, another object of the present invention is to provide a multi-reflective solar light-converging structure in which the reflector has a heat sink function for releasing heat generated from the solar cell and does not require a heat sink separately.
상술한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 태양광을 집광하는 집광렌즈; 상기 집광렌즈를 통해 집광된 태양광이 양면에서 반사 및 흡수되는 적어도 하나의 태양전지; 및 상기 집광렌즈의 하측에서 상면의 홀을 통해 유입된 태양광을 구속시켜 내부에 위치된 태양전지에 일부 반사 및 흡수되고 난 나머지가 상기 태양전지에 연속적으로 다중 반사되어 흡수되도록 태양광의 전반사를 위한 반사체가 내벽 전체를 구성하는 전반사 하우징;을 포함하는 것을 특징으로 한다.In order to achieve the above object, the present invention, a light condensing lens for condensing sunlight; At least one solar cell in which sunlight collected through the condenser lens is reflected and absorbed from both surfaces; And constraining the solar light introduced through the holes on the upper surface of the condenser lens to partially reflect and absorb the solar cells located therein, and the remaining light is continuously reflected to the solar cells for the total reflection of the solar light. And a total reflection housing constituting the entire inner wall of the reflector.
또한, 본 발명에서의 상기 태양전지는 단면으로 된 태양전지를 양면이 나오게 붙이거나 양면 태양전지를 이용하여 한층으로 사용하거나 수직 방향으로 이격된 다층으로 구비되어 사용되는 것을 특징으로 한다.In addition, the solar cell in the present invention is characterized in that it is used as a single layer using a double-sided solar cell or a double-sided solar cell, or provided in multiple layers spaced in the vertical direction.
또한, 본 발명에서의 상기 집광렌즈, 태양전지 및 전반사 하우징은 셀 단위별로 구비한 후 각각을 조합하는 것을 특징으로 한다.In addition, the light collecting lens, the solar cell, and the total reflection housing according to the present invention are characterized in that each combination is provided after each cell unit.
또한, 본 발명에서의 상기 반사체는 상기 전반사 하우징의 내벽에 일체 또는 별도로 구비되며, 거울면과 같이 표면조도를 향상시키도록 고광택 처리하는 것을 특징으로 한다.In addition, the reflector in the present invention is integrally or separately provided on the inner wall of the total reflection housing, it characterized in that the high gloss treatment to improve the surface roughness, such as a mirror surface.
또한, 본 발명에서의 상기 반사체는 금속 재질로 형성되며, 방열판을 대체하 는 것을 특징으로 한다.In addition, the reflector in the present invention is formed of a metal material, characterized in that to replace the heat sink.
이와 같은 본 발명의 다중 반사형 태양 집광 구조체는, 태양전지를 감싸는 특정구조의 반사체를 이용하여 구속시킨 태양광을 다중으로 반사시킴으로써 태양전지의 광 흡수율을 증대시킬 수 있고, 태양전지 집광 구조체를 셀 단위로 구비한 후 이를 조합하여 사용하므로 제작용이 및 제작 단가가 저렴하고, 셀의 조합에 의해 다양한 형태로 변형하여 다용도로 사용이 가능하며, 반사체가 태양전지에서 발생하는 열을 방출하는 방열판 기능을 겸비하여 별도로 방열판이 필요하지 않은 효과가 있다.Such a multi-reflective solar light-converging structure of the present invention can increase the light absorption rate of the solar cell by reflecting the sunlight constrained by using a reflector of a specific structure surrounding the solar cell in multiple, and the solar cell light-converging structure is a cell Since it is used as a unit and used in combination, it is easy to manufacture and low production cost, and it can be used for various purposes by transforming into various forms by the combination of cells, and the heat sink function that reflector emits heat generated from solar cells. It has the effect of not having a heat sink separately.
이하, 본 발명의 다중 반사형 태양 집광 구조체를 첨부도면을 참조하여 실시 예들을 들어 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, the embodiments of the multi-reflective solar condensing structure of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
본 발명의 바람직한 일 실시 예에 따른 다중 반사형 태양 집광 구조체(100)는 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이 집광렌즈(110), 전반사 하우징(120) 및 태양전지(130)를 포함한다.The multi-reflective solar
집광렌즈(110)는 전반사 하우징(120)의 상측에 설치되어 태양광을 하측에 위치된 태양전지(130)로 집광시키며, 이때, 집광렌즈(110)가 전반사 하우징(120)에 의해 중심부만 외부로 노출되면서 지지되는 것이 구조적 단순화를 위해 바람직하다.The
전반사 하우징(120)은 집광렌즈(110)의 하측에 배치되되 상면 중심부에 홀 (122)이 형성되고 내벽 전체를 반사체(124)로 구성하며, 본 실시 예에서는 직육면체로 형성됨을 예시하고 다면체 등으로 변경 실시가 가능하다.The
이때, 전반사 하우징(120)은 집광렌즈(110)의 하측에서 홀(122)을 통해 유입된 집광 태양광을 구속시켜 내부 중심부에 위치된 태양전지(130)에 일부 반사 및 흡수되고 난 나머지가 태양전지(130)에 연속적으로 다중 반사되어 흡수되도록 태양광의 전반사를 위한 미러(Mirror)면인 반사체(124)가 내벽 전체에 구성되는 것이다.In this case, the total reflection housing 120 restrains the condensing sunlight introduced through the
여기서, 반사체(124)는 전반사 하우징(120)의 내벽 전체를 이루는 것으로 예시하였으나, 반사체(124)를 별도로 구비한 후 전반사 하우징(120)의 내벽 전체에 부착할 수도 있다.Here, the
특히, 반사체(124)는 금속 재질로 형성되며, 반사체(124)에 리드 선을 연결하면 태양전지(130)에서 발생하는 열을 방출하는 방열판 기능을 하므로 별도의 방열판이 필요하지 않다.In particular, the
한편, 반사체(124)는 거울면과 같이 표면 조도를 향상시켜 고광택 가공하는 것이 바람직하며, 예로 표면을 크롬(Cr), 은(Ag), 알루미늄(Al), 금(Au), 황화 아연(ZnS), 니켈(Ni), 크로메이트처리한 아연(Zn), 주석(Sn), 로듐(RHODIUM), 황동 또는 니켈-철 합금 또는 주석-니켈 또는 납-주석합금 등이 포함되는 합금, 프라티나, 모넬(Monel Metal), 카드뮴(Cd) 등 중에서 어느 하나 또는 적어도 둘 이상을 복합적으로 도금(plating)하고 도금 재질이나 도금 이외의 방법인 코팅 등으로 변경 실시가 가능하다. 여기서, 반사체(124)는 표면에 은(Ag)을 도금할 경우 후처리 를 실시한 후 적용 가능하다.On the other hand, the
태양전지(130)는 집광렌즈(110)에서 집광된 태양광이 표면에 흡수되면서 태양광을 전력으로 변환하는 장치로, 도 2에서와 같이 단면으로 된 태양전지를 양면이 나오게 붙이거나 도 3에서와 같이 양면 태양전지를 이용하여 한층으로 사용하거나 양면 태양전지를 수직 방향으로 이격된 다층으로 구비될 수 있다.The
한편, 집광렌즈(110), 전반사 하우징(120) 및 태양전지(130)는 도 4에 도시된 바와 같이 각각을 셀 단위별로 구비한 후, 셀 단위별 태양전지 집광 구조체(100)를 횡방향 및 종방향으로 배열 조합하여 설정 면적화 한 후 사용할 수 있다.On the other hand, the
그러므로 본 발명의 다중 반사형 태양 집광 구조체에 의해 태양광을 집광하는 과정은 다음과 같다.Therefore, the process of condensing sunlight by the multi-reflective solar concentrating structure of the present invention is as follows.
우선, 태양광이 집광렌즈(110)를 거치면서 전반사 하우징(120)의 상면에 형성된 홀(122)을 통해 전반사 하우징(120) 내부로 집광된다.First, the sunlight is collected into the
다음으로, 집광된 태양광이 태양전지(130)의 표면에 최초 조사되면서 일부는 태양전지(130)에 흡수되고, 흡수되지 못한 나머지는 전반사 하우징(120)의 반사체(124)에 여러 차례 반사되어 태양전지(130)의 이면과 표면에 재차 연속적으로 흡수된다.Next, as the concentrated solar light is first irradiated onto the surface of the
즉, 홀(122)을 통해 유입된 태양광을 전반사 하우징(120)의 내부에서 반사체(124)에 의해 구속시킨 상태에서 태양전지(130)를 중심으로 여러 차례 반사체(124)와 태양전지(130)에 반사 및 흡수되는 반복적인 과정을 통해 태양전지(130)에 광의 흡수율을 향상시키게 되는 것이다.That is, in the state where the solar light introduced through the
본 발명의 다른 실시 예에 따른 다중 반사형 태양 집광 구조체(100)는 도 5에 도시된 바와 같이 집광렌즈(110), 전반사 하우징(120) 및 태양전지(130')를 포함하며, 집광렌즈(110) 및 전반사 하우징(120)는 앞선 실시 예의 그것과 동일한 구조와 기능을 하므로 상세한 설명은 생략한다.As shown in FIG. 5, the multi-reflective solar light-
여기서, 집광렌즈(110), 전반사 하우징(120) 및 태양전지(130')는 앞선 실시 예와 같이 각각을 셀 단위별로 구비한 후, 셀 단위별 태양전지 집광 구조체(100)를 횡방향 및 종방향으로 배열 조합하여 설정 면적화 한 후 사용할 수 있다.Here, the
태양전지(130')는 앞선 실시 예에서와 같이 양면형 태양전지이면서 전반사 하우징(120)의 내부 중심에서 수직 방향으로 이격된 다층 중, 한 쌍으로 구비되는 것을 예시하며, 개수의 증감이 가능하다.The
이 경우, 태양전지(130')가 전반사 하우징(120)의 내부에서 이격된 상태로 한 쌍이 배치되므로 홀(122)을 통해 유입된 태양광을 전반사 하우징(120)의 내부에서 반사체(124)에 의해 구속시킨 상태에서 태양전지(130')를 중심으로 여러 차례 반사체(124)와 한 쌍의 태양전지(130')의 양면에 반사 및 흡수되는 반복적인 과정을 통해 태양전지(130')에 광의 흡수율을 향상시키게 되는 것이다.In this case, since the pair of
이상에서 설명한 본 발명의 상세한 설명에서는 본 발명의 바람직한 실시 예를 참조하여 설명하였지만, 본 발명의 보호범위는 상기 실시 예에 한정되는 것이 아니며, 해당 기술분야의 통상의 지식을 갖는 자라면 본 발명의 사상 및 기술영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.In the detailed description of the present invention described above with reference to the preferred embodiment of the present invention, the scope of protection of the present invention is not limited to the above embodiment, and those skilled in the art of the present invention It will be understood that various modifications and changes can be made in the present invention without departing from the spirit and scope of the invention.
도 1은 본 발명에 의한 일 실시 예의 다중 반사형 태양 집광 구조체를 도시한 모식도이다.1 is a schematic diagram showing a multi-reflective solar light collecting structure of an embodiment according to the present invention.
도 2는 상기 다중 반사형 태양 집광 구조체를 도시한 측단면도이다.2 is a side cross-sectional view of the multi-reflective solar light collecting structure.
도 3은 상기 다중 반사형 태양 집광 구조체를 셀 단위별로 구비한 상태에서 이를 조합한 사시도이다.3 is a perspective view of a combination of the multi-reflective solar light-converging structure in a state of being provided for each cell unit.
도 4는 상기 다중 반사형 태양 집광 구조체에서 태양전지를 양면형으로 구비한 상태를 도시한 측단면도이다.4 is a side cross-sectional view showing a state in which a solar cell is provided in a double-sided shape in the multi-reflective solar light collecting structure.
도 5는 본 발명의 다른 실시 예에 의한 다중 반사형 태양 집광 구조체를 도시한 측단면도이다.5 is a side cross-sectional view showing a multi-reflective solar light collecting structure according to another embodiment of the present invention.
＜ 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 ＞<Description of the code | symbol about the principal part of drawing>
110: 집광렌즈 120: 전반사 하우징110: condenser lens 120: total reflection housing
122: 홀 124: 반사체122: hole 124: reflector
130, 130': 태양전지130, 130 ': solar cell
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|---|---|---|---|---|
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-
2009
- 2009-10-23 KR KR1020090101214A patent/KR101099375B1/en active IP Right Grant
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