KR20120001065A - 박막 태양전지 모듈을 포함하는 블라인드 장치 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 경량화, 유연화되어 있는 박막태양전지 모듈(11)을 이용하여 블라인드 장치를 형성하는데 있어서, 박막태양전지의 태양광에 대한 위치 특성을 최대한 살려서 이미 상용화된 블라인드 제품의 날개부위에 구성되어진 제어 회로부(21)와 함께 블라인드에 일체화시켜 구성하며, 기존 건축물의 창문구조물이나 블라인드 제품의 구조 형태를 그대로 이용하여 전기 에너지 변환을 수행하는 역할을 가능하게 하는 제어회로부와 일체화 시킴으로서, 박막태양전지 모듈을 포함하는 블라인드 장치를 형성시키는 방법이다. 이에 따라 본 발명은 박막태양전지 모듈(11)을 블라인드에 적용시킴으로서, 기존의 박막형 이외의 태양전지 모듈이 블라인드에 적용되었을 때의 중량을 최소화 할 수 있고, 박막태양전지 모듈(11)의 유연함 특성을 블라인드 제품에 부합시킴으로서 블라인드 제품의 유연 특성을 그대로 유지할수 있도록 하였다. 또한 본 발명에서 사용하는 박막태양전지 모듈(11)은 태양광에 대한 흡수 특성이 다른 태양전지 모듈보다 우수하여 위치적인 제약을 받지 않기 때문에, 박막태양전지 모듈(11)에서 형성된 전기에너지를 블라인드의 자동화 기능과 연결시켜서 기능성 작동에 사용함으로서 태양광 흡수에 적합한 위치적 특성을 마련하는 것과 달리, 박막태양전지 모듈(11)에 일체화된 제어 회로부(21)를 두고, 받아들인 태양에너지를 그대로 전기에너지로 변환하는 기술만 구현 할 수 있는 블라인드 구조가 되게 하였다. 이를 통하여, 본 발명은 블라인드 구조에서 블라인드 제품자체의 특징인 경량화와 유연함을 유지할 수 있는 박막태양전지 모듈(11)을 선택하여 일체화 시킴으로서 블라인드 제품자체의 기능을 그대로 유지시키면서 태양전지 기능을 첨가하는 기능성 블라인드 구조를 형성함으로서, 고기능적이면서 경제적인 블라인드 인테리어 제품장치를 구성하는 효과가 있다.
Description
본 발명은 태양 에너지를 효과적으로 이용하기 위하여 건축 창문에 사용가능한 블라인드에 유연한 특성까지도 가능한 박막태양전지를 전면에 결합시켜 박막 태양전지 모듈부를 형성하고 모듈부의 후면에는 제어부를 두어 태양전지로 부터 형성된 전기를 축적할 수 있는 기능을 갖춘 블라인드 장치에 관한 것이다.
최근에는 화석연료의 과도한 사용으로 인하여 환경적인 오염문제가 심각하여 화석연료 사용을 줄이기 위한 노력이 전 세계적으로 이루어지고 있다. 이를 달성하기 위하여 현재 많은 사용과 연구개발이 이루어 지고 있는 분야가 태양에너지를 전력원으로 사용하는 대체에너지 또는 에너지 저감기술 개발이 이루어지고 있다. 그리고 이러한 태양에너지를 이용하기 위한 수단이 태양전지인데 일반적으로 태양전지는 태양으로부터 에너지원인 태양광을 받아서 전기로 변환시키는 기능을 하는 것으로서 태양광 발전소를 위한 태양전지 셀이나 모듈제작이 주된 관심사 였다. 그러나 관급공사에 해당하는 발전소사업 뿐만 아니라 개인에 대한 국가적인 정책사업이 더불어 시행되면서 개인 주택이나 건물에 대한 태양전지 설치도 해마다 늘어가고 있는 추세이다. 일반주택이나 개인 건물에 태양전지가 전원용으로 사용되기 위해서는 주택의 옥상에 설치를 하거나 창문에 태양전지를 일체화 시키는 BIPV형 태양전지 건축형태가 일반화되어 있다. 건축학상으로 주택이나 아파트 사무실 건물등은 채광을 중요시 하여 유리창을 갖는 구조로서 건물내부의 주 전원을 절약하는 차원에서 건축물 구조가 설계 건축 되어지고 있다. 또한 채광 못지않게 차광하는 부분도 중요하게 되어 건물내에 블라인드나 커텐의 제품들이 창문형에 맞게 제작 판매되고 있다. 또한 블라인드의 기능적인 측면에 있어서도 자동 블라인드 제품이 나오는등의 블라인드와 커텐의 기능은 향상되고 있으나 태양전지와 연계된 제품기술은 많이 나오지 않고 있는 실정이다. 또한, 태양전지가 옥상에 설치되는 경우는 외부에 태양전지 모듈이 노출되기 때문에 이차적으로 모듈의 세척과정을 고려하여야 하며, 창문형에 일체화된 태양전지 모듈을 설치할 경우는 태양전지 셀자체가 일정한 투과율을 갖으므로서 본래의 창문의 기능을 잃어버리지 않도록 하거나, 창문에 부착되도록 하기 위하여 태양전지 모듈 구조도 양쪽이 Glass로 이루어지는 Glass to Glass 형태의 새로운 구조가 태양전지 모듈에 필요로 하게 되었다. 태양전지와 일체화된 블라인드의 경우에 박막형이 아닌, 태양전지 셀을 사용할 경우, 셀 만을 블라인드에 부착시키는 것으로 모듈화된 태양전지를 블라인드에 일체화 시키기 어려우며, 태양전지와 블라인드가 일체화 되었다고 하더라도 블라인드 자체의 유동적인 특성을 그대로 유지시키기 어렵다. 또한, 박막형태의 태양전지가 아닌 유형의 태양전지를 사용할 경우, 기존 블라인드의 경량성을 유지시키기 어렵다.
본 발명은 위에서 기술한 바와 같은 문제점 등을 감안하여 고안된 것으로 기본적으로 주택이나 건물에서 태양광을 차단하려는 차광 목적으로 사용되는 블라인드의 판에 경량화 되고 유연한 특성을 갖는 얇은 형태의 박막 태양전지를 설치하고, 그 후면에는 제어부를 설치하여, 일체화시킨 구조의 태양전지 모듈을 구성하 며, 실리콘 태양전지에서는 구현할 수 없었던 경량화, 유연화 특성을 지닌 태양전지 모듈과 일체화된 블라인드 구조를 제공한다. 또한 태양전지의 경우도 실리콘과는 달리, 태양광 위치에 관계없이 자유롭게 효율을 낼 수 있는 박막형 태양전지를 설치하는 것을 기본으로 하는 블라인드 장치를 제공하는데 있다.
이러한 문제점을 해결하기 위하여 본 발명은 고가형의 전동형태의 블라인드가 아닌 일반 가정이나 건물의 창문에 설치되어 있는 수동형태의 블라인드의 각각의 날개에 날개 재질과 비슷한 물리적 특성을 지닌 태양전지 기판을 사용하거나, 블라인드의 유연함을 유지시켜 줄 수 있는 기판을 포함하는 박막형 태양전지 모듈을 부착 시킴으로서, 부착특성을 향상시키고, 블라인드 자체의 유연함을 잃지 않는 기능을 갖는 모듈을 부착하여 제공하며, 후면에는 태양전지 모듈을 통하여 얻어지는 에너지원을 전기에너지로 이송할 수 있는 역할을 가능하도록 한 제어 회로부를 구성한다. 또한, 부착되어지는 박막 태양전지 모듈의 경우도 유연한 특성을 유지시킬수 있도록 제작되어진 박막 태양전지를 사용함으로서 블라인드 자체의 유연함을 유지할 수 있도록 하였다.
위와 같은 형태로 이루어진 발명을 통한 박막 태양전지 모듈을 포함하는 블라인드 장치는 태양광의 위치에 따라 효율이 자유로운 박막 태양전지 이므로 창문에 자연 그대로 설치된 블라인드의 임의적인 조절이 필요없이 태양광을 감지하여, 후면에 배치된 제어부를 통하여 전기로 변환할 수 있는 수단을 마련할 수 있으며, 실리콘 태양전지를 사용하지 않는 구조로 인하여, 모듈과 일체화된 후에도 블라인드 자체의 경량화와 유연한 특성을 그대로 유지시킬 수 있는 블라인드 자체의 제품적 특성을 올릴 수 있다는 이점이 있다
도1은 본 발명에 따른 박막 태양전지 모듈이 적용된 블라인드 개략도
도2는 박막 태양전지 어셈블리를 개략적으로 도시한 도면
도3은 본 발명에 따른 박막태양전지 모듈 구조를 설명하는 도면
도2는 박막 태양전지 어셈블리를 개략적으로 도시한 도면
도3은 본 발명에 따른 박막태양전지 모듈 구조를 설명하는 도면
이하 첨부된 도면에 의거하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다. 도1은 본 발명에 따른 박막 태양전지 모듈이 적용된 블라인드 개략도이다. 블라인드 날개가 수평형으로 구성되어 있는 블라인드로 한정하여 설명한다. 도1을 참조하여 설명하면, 블라인드는 일반 가정이나 건물의 창문에 사용되는 수동형태의 블라인드로서, 블라인드 각각의 날개에는 박막 태양전지 모듈(11)이 부착되어 있다. 부착된 박막 태양전지 모듈(11)은 블라인드 날개의 전체를 차지할 수도 있고, 도1에서 나타낸 바와 같이 격자형으로 부착 시키는 것이 바람직하다. 도2는 박막 태양전지 어셈블리를 개략적으로 도시한 도면으로서, 블라인드 날개의 상부에는 박막 태양전지 모듈(11)이 위치하게 하며, 그 날개 바로 뒷면은 제어 회로부(21)가 구성되어 있는 것을 기본으로 한다. 제어 회로부(21)의 경우는 도1에서 나타내고 있는 박막 태양전지 모듈(11)을 통하여 형성된 광에너지를 적절한 알고리즘을 통하여 전기에너지로 변환할 수 있는 기능을 하는 것이 바람직하다. 도3은 본 발명에 따른 박막태양전지 모듈(11) 구조를 설명하는 것으로서 박막 태양전지는 유기, 무기 물질을 함유한 다층구조의 박막 태양전지 모듈(11)을 말하며, 그중에서 CIGS 형 박막 태양전지 모듈(11)의 각각의 층 구성을 설명하면 다음과 같다. 박막 태양전지 모듈(11) 최 하층 구조부터 박막태양전지 기판(31), 박막태양전지 후면전극(32), 박막태양전지 흡수층(33), 박막태양전지 버퍼층(34), 박막태양전지 윈도우층(35), 박막태양전지 전면전극(36)으로 구성됨을 기본으로 한다. 그 각각의 층의 구성을 살펴보면 최하층 구조인 박막 태양전지 기판(31)은 그 크기에 따라 재질을 달리 할 수 있으며, 크기가 작은 경우는 유연하지 않는 유리 재질도 가능하며 크기가 작은 범위를 넘어서는 경우에 있어서는 유연함을 유지하는 금속 재질의 기판을 사용하는 것이 바람직하다. 그 금속 재질로는 스테인레스 기반의 금속일 수도 있으며, 다른 금속 재질로도 가능하나, 유연성에 있어서 스테일레스 재질이나, 표면거칠기와 비슷한 특성을 갖거나 더 우수한 금속 재질을 기판으로 사용할 수 있다. 박막태양전지 후면전극(32)은 금속물질을 주로 사용하여 형성을 시키고 있는바, 니켈이나 구리 몰리브덴을 사용할 수 있으며, 전기전도도는 몰리브덴만큼의 수치를 갖는 물질을 사용하는 것이 좋다. 또한 비저항은 낮으며, 박리현상이 적은 금속 재질을 사용하되 박막 형성 방법은 진공방식이나 비진공 방식 둘다 사용하여 형성된 박막태양전지 후면전극(32)이 바람직하다. 박막태양전지 흡수층(33)의 경우는 구리,인듐,갈륨,셀레늄의 성분을 포함하고 있으며, 이중 적어도 3개 이상의 성분을 함유하고 있어야 한다. 그 방식에 있어서도 위의 물질들을 합성하여 얻는 방법이나, 진공 증착 방식에 적합한 타겟 물질로 획득하는 방법 모두 가능하다. 합성 후에 얻어진 물질의 경우, 진공을 통한 박막 형성이 아닌 비진공 방식으로 형성하는 것으로 그 방법으로는 닥터블레이드, 스핀코팅, 전기방사 (ESD,electro spray deposition),전착법(electodeposition)등으로 형성하는 것이 올바르며, 진공방식의 경우는 sputter나 E-beam을 이용하거나 이와 비슷한 진공,비진공 형성 방식을 적용한다. 그 방식도 1단계 형성 방식부터 3단계 이상 형성 방식을 적용하는 것이 바람직하다 박막태양전지 버퍼층(34)의 경우는 카드뮴이나 아연, 인듐 기반의 화합물을 사용할 수 있으며, 박막 형성방법도 비진공 방식으로서, 용액성장법이나, 코팅법을 사용하거나 진공방식으로 수행하여 얻어진, 박막태양전지 버퍼층(34)이 바람직하다. 박막태양전지 윈도우층(35)의 경우는 그 물질의 특성에 있어서, 광투과율이 높아야 하고 전기전도성이 좋은 물질을 사용하며, 그 물리적 특성의 수치적 기준은 산화아연의 수치를 기준으로 하여 그 이상 특성을 보이는 물질을 사용하는 것이 좋다. 또한 기준이 되는 물질에 특수한 재료를 도핑하여 그 물질의 저항값을 낮추기도 하는데 그 물질은 알루미늄이나 보론과 같이 산화아연과 동시에 사용시 저항값을 낮추는 역할을 하는 물질을 사용하는 것이 바람직하다. 박막태양전지 전면전극(36)형성 방법에 있어서도 마그네슘이나 플루오린의 화합물로 구성되거나 이와 특성이 유사하여 박막태양전지에 사용되었을때 태양전지의 효율을 최대 1%까지 향상 시킬수 있는 모든 물질로 구성할 수 있다. 도4는 본 발명에 따른 박막 태양전지 모듈이 적용된 블라인드 장치의 회로 구성을 나타내는 블럭도로서, 태양광 감지부(42)에서 태양광이 감지되면 박막태양전지 모듈(11)을 통하여 태양광을 받아들이게 되며 박막태양전지 모듈(11) 후면에 위치한 제어 회로부(21)에서는 받아들인 태양광을 전기로 변환하기 위하여 적당한 방법으로 제어를하여 전기에너지로 변환하게 된다. 상기의 과정으로 본 발명이 설치된 상태에서 태양광을 수집하는 방법은 본 발명에 쓰이는 박막태양전지 모듈(11)이 기타 다른 태양전지와는 다르게 태양광 흡수기능이 태양광 과의 대면 위치에 대하여 자유롭기 때문에, 블라인드와 일치화 되어 있는 박막태양전지 모듈(11)이 태양광을 집광하기 위하여 박막태양전지 모듈(11)로 부터 형성된 전기에너지를 블라인드의 자동화 위치변경을 위하여 사용하지 않으며, 박막 태양전지 모듈(11)이외의 추가적인 설비, 즉 반사조절부,회전조절부등의 부가적인 설비 없이, 일반적인 블라인드 제품 자체의 움직임 기능만으로 태양광을 받아들일수 있는 역할을 수행하는 것이 바람직하다.
11: 박막태양전지 모듈 21: 제어 회로부
31: 박막 태양전지 기판 32: 박막태양전지 후면전극 33: 박막태양전지 흡수층 34: 박막태양전지 버퍼층 35: 박막태양전지 윈도우층 36: 박막태양전지 전면전극
31: 박막 태양전지 기판 32: 박막태양전지 후면전극 33: 박막태양전지 흡수층 34: 박막태양전지 버퍼층 35: 박막태양전지 윈도우층 36: 박막태양전지 전면전극
Claims (3)
- 블라인드 장치를 구성함에 있어서 박막태양전지 모듈은 유 무기 재료중 적어도 하나를 포함하는 박막 태양전지로서 박막 태양전지 기판은 유리나 유연한 재질의 기판을 갖는 박막 태양전지 모듈.
- 청구항 1에 있어서, 박막 태양전지중에 적어도 하나의 태양전지는 구리 인듐 갈륨 셀레늄의 4가지 화합물로 구성되거나 셀레늄을 제외한 적어도 3가지 이상의 물질로 이루어진 태양전지로 구성될 수 있고 형성하는 층에 있어서도 후면전극부 흡수층부 버퍼층부 윈도우층부 전면전극부로 구성될 수 있으며 이중 적어도 2부위 이상은 함유하는 태양전지로 구성되며 구성방법에 있어서도 진공 비진공 방식중 하나에 해당하는 방식으로 형성하는 박막 태양전지 모듈.
- 블라인드 장치에 있어서 형태는 가로형태의 블라인드 제품으로서 그 날개 부위에 일체화된 박막태양전지 모듈을 함유하고 있으며 그 구성은 날개 전체 부위나 부분적인 부위 모두에 해당하며 블라인드 제품 자체의 경량화 및 유연성을 유지할 수 있는 박막태양전지 모듈을 함유한 블라인드 장치.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020100061662A KR20120001065A (ko) | 2010-06-29 | 2010-06-29 | 박막 태양전지 모듈을 포함하는 블라인드 장치 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020100061662A KR20120001065A (ko) | 2010-06-29 | 2010-06-29 | 박막 태양전지 모듈을 포함하는 블라인드 장치 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR20120001065A true KR20120001065A (ko) | 2012-01-04 |
Family
ID=45608807
Family Applications (1)
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| KR1020100061662A KR20120001065A (ko) | 2010-06-29 | 2010-06-29 | 박막 태양전지 모듈을 포함하는 블라인드 장치 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| KR (1) | KR20120001065A (ko) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101970778B1 (ko) * | 2018-08-10 | 2019-04-19 | 주식회사 광명전기 | 태양광 발전 블라인드 |
| US10597936B2 (en) | 2016-04-06 | 2020-03-24 | Solegrid Inc. | Tracking-type window blind apparatus using solar modules |
| KR102456988B1 (ko) * | 2021-06-09 | 2022-10-21 | 한국철도공사 | 부착형 태양전지 및 이의 설치 방법. |
-
2010
- 2010-06-29 KR KR1020100061662A patent/KR20120001065A/ko not_active Application Discontinuation
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| US10597936B2 (en) | 2016-04-06 | 2020-03-24 | Solegrid Inc. | Tracking-type window blind apparatus using solar modules |
| KR101970778B1 (ko) * | 2018-08-10 | 2019-04-19 | 주식회사 광명전기 | 태양광 발전 블라인드 |
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