KR20120045634A - 태양광 발전장치 - Google Patents

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KR20120045634A
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백정식
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Abstract

태양광 발전장치가 개시된다. 태양광 발전장치는 태양전지 패널; 상기 태양전지 패널 상에 배치되는 보호 필름; 상기 보호 필름을 감아서 회수하는 와인딩 롤러; 및 상기 보호 필름을 풀어서, 상기 태양전지 패널 상에 공급하는 언와인딩 롤러를 포함한다.

Description

태양광 발전장치{SOLAR CELL APPARATUS}
실시예는 태양광 발전장치에 관한 것이다.
광전 변환 효과를 이용하여 빛에너지를 전기 에너지로 변환하는 태양광 발전 모듈은 지구 환경의 보전에 기여하는 무공해 에너지를 얻는 수단으로 널리 사용되고 있다.
태양 전지의 광전 변환 효율이 개선됨에 따라, 태양광 발전 모듈을 구비한 많은 태양광 발전 시스템이 주거 용도로까지 설치되기에 이르렀다.
태양광으로부터 전력을 발생시키는 태양 전지를 구비하는 태양광 발전 모듈로부터 발생된 전력을 외부로 출력시키기 위해, 양 전극 및 음 전극의 기능을 하는 전도체들이 태양광 발전 모듈에 배치되며, 전류를 외부로 출력시키기 위한 배선이 연결되는 접속 단자들로서, 전도체들의 단부들이 광기전성 모듈의 외부로 꺼내어진다.
실시예는 관리가 용이하며, 향상된 광 전 변환 효율을 가지는 태양광 발전장치를 제공하고자 한다.
실시예에 따른 태양광 발전장치는 태양전지 패널; 상기 태양전지 패널 상에 배치되는 보호 필름; 상기 보호 필름을 감아서 회수하는 와인딩 롤러; 및 상기 보호 필름을 풀어서, 상기 태양전지 패널 상에 공급하는 언와인딩 롤러를 포함한다.
실시예에 따른 태양광 발전장치는 태양전지 패널 상에 배치되는 보호 필름을 포함한다. 또한, 보호 필름은 와인딩 롤러에 의해서 회수되고, 언와인딩 롤러에 의해서 상기 태양전지 패널 상에 공급된다.
이에 따라서, 보호 필름은 상기 태양전지 패널이 오염되는 것을 막을 수 있다. 또한, 보호 필름이 소모되는 경우, 와인딩 롤러 및 언와인딩 롤러에 의해서, 보호 필름은 용이하게 교체될 수 있다.
따라서, 실시예에 따른 태양광 발전장치는 먼지 등에 의한 오염에 의해서 발생되는 투과율 저하를 방지하고, 향상된 광 전 변환 효율을 가질 수 있다.
또한, 실시예에 따른 태양광 발전장치는 오염 물질 제거를 위해서, 입사면을 청소할 필요 없다. 즉, 보호 필름의 교체에 의해서, 오염 물질이 자동으로 제거될 수 있다. 이에 따라서, 실시예에 따른 태양광 발전장치는 용이하게 관리될 수 있다.
도 1은 실시예에 따른 태양광 발전장치를 도시한 분해 사시도이다.
도 2는 실시예에 따른 태양광 발전장치의 일 단면을 도시한 단면도이다.
도 3 및 도 4는 보호 필름이 교체되는 과정을 도시한 도면이다.
도 5는 와인딩 롤러가 구동되는 과정을 도시한 도면이다.
실시 예의 설명에 있어서, 각 패널, 바, 프레임, 기판, 홈 또는 막 등이 각 패널, 바, 기판, 홈 또는 막 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.
도 1은 실시예에 따른 태양광 발전장치를 도시한 분해 사시도이다. 도 2는 실시예에 따른 태양광 발전장치의 일 단면을 도시한 단면도이다. 도 3 및 도 4는 보호 필름이 교체되는 과정을 도시한 도면이다. 도 5는 와인딩 롤러가 구동되는 과정을 도시한 도면이다.
도 1 내지 도 5를 참조하면, 실시예에 따른 태양광 발전장치는 프레임(100), 태양전지 패널(300), 버스 바(400), 정션 박스(500), 배선(600), 보호 필름(700), 와인딩 롤러(810), 언와인딩 롤러(820), 구동부(830) 및 제어부(900)를 포함한다.
상기 프레임(100)은 상기 태양전지 패널(300)을 수용한다. 더 자세하게, 상기 프레임(100)은 상기 태양전지 패널(300)의 측면을 수용한다.
또한, 상기 프레임(100)은 상기 태양전지 패널(300)의 측면을 둘러싼다. 예를 들어, 상기 프레임(100)은 상기 태양전지 패널(300)의 4 개의 측면에 배치된다.
상기 프레임(100)으로 사용될 수 있는 물질의 예로서는 알루미늄 등의 금속을 들 수 있다.
상기 프레임(100)은 제 1 서브 프레임(110), 제 2 서브 프레임(120), 제 3 서브 프레임(130) 및 제 4 서브 프레임(140)을 포함한다. 상기 제 1 서브 프레임(110), 상기 제 2 서브 프레임(120), 상기 제 3 서브 프레임(130) 및 상기 제 4 서브 프레임(140)은 서로 체결되거나, 일체로 형성될 수 있다.
상기 제 1 서브 프레임(110)은 상기 태양전지 패널(300)의 일 측면을 둘러싼다. 상기 제 2 서브 프레임(120)은 상기 태양전지 패널(300)의 다른 측면을 수용한다.
상기 제 3 서브 프레임(130)은 상기 태양전지 패널(300)을 사이에 두고, 상기 제 1 서브 프레임(110)과 마주본다. 상기 제 3 서브 프레임(130)은 상기 태양전지 패널(300)의 또 다른 측면을 수용한다.
상기 제 4 서브 프레임(140)은 상기 태양전지 패널(300)의 또 다른 측면을 수용한다. 상기 제 4 서브 프레임(140)은 상기 태양전지 패널(300)을 사이에 두고, 상기 제 2 서브 프레임(120)과 마주본다.
상기 제 1 서브 프레임(110), 상기 제 2 서브 프레임(120), 상기 제 3 서브 프레임(130) 및 상기 제 4 서브 프레임(140)은 유사한 구조를 가질 수 있다. 즉, 상기 제 1 서브 프레임(110), 상기 제 2 서브 프레임(120), 상기 제 3 서브 프레임(130) 및 상기 제 4 서브 프레임(140)은 상기 태양전지 패널(300)을 수용하기 위한 서포트부들을 포함한다.
상기 태양전지 패널(300)은 플레이트 형상을 가진다. 예를 들어, 상기 태양전지 패널(300)은 사각 플레이트 형상을 가질 수 있다.
상기 태양전지 패널(300)은 상기 프레임(100) 내측에 배치된다. 더 자세하게, 상기 태양전지 패널(300)의 외곽 영역이 상기 프레임(100) 내측에 배치된다. 즉, 상기 태양전지 패널(300)의 4 개의 측면이 상기 프레임(100) 내측에 배치된다.
상기 태양전지 패널(300)은 태양광을 입사받아 전기에너지로 변환시킨다. 상기 태양전지 패널(300)은 지지기판(310) 및 다수 개의 태양전지 셀들(320)을 포함한다.
상기 태양전지 패널(300) 및 상기 프레임(100) 사이에는 실링부재(150)가 개재될 수 있다. 상기 실링부재(150)로 사용되는 물질의 예로서는 탄성을 가지는 수지 등을 들 수 있다. 상기 실링부재(150)는 상기 태양전지 패널(300) 및 상기 프레임(100) 사이에 이물질이 침투되는 것을 방지한다.
또한, 상기 태양전지 패널(300)은 보호유리(330) 및 에바필름(ethylene vinylene acetate;EVA)(340)을 포함한다.
상기 보호유리(330)는 상기 태양전지 셀들(320) 상에 배치된다. 또한, 상기 보호유리(330)는 상기 태양전지 패널(300)과 마찬가지로 상기 프레임(100) 내측에 배치된다. 상기 보호유리(330)는 외부의 물리적인 충격 및/또는 이물질로부터 상기 태양전지 셀들(320)을 보호한다. 상기 보호유리(330)는 투명하며, 예를 들어, 강화 유리일 수 있다.
상기 에바필름(340)은 상기 보호유리(330) 및 상기 태양전지 셀들(320) 사이에 개재된다. 상기 에바필름(340)은 상기 보호유리(330) 및 상기 태양전지 셀들(320) 사이에서 완충 기능을 수행한다.
상기 버스 바(400)는 상기 태양전지 패널(300)에 접속된다. 더 자세하게, 상기 버스 바(400)는 최 외곽에 배치되는 태양전지 셀들(320)의 상면에 배치된다. 상기 버스 바(400)는 상기 최 외곽에 배치되는 태양전지 셀들(320)의 상면에 직접 접촉하여, 상기 태양전지 셀들(320)에 접속된다.
상기 정션 박스(500)는 상기 태양전지 패널(300) 아래에 배치된다. 상기 정션 박스(500)는 상기 태양전지 패널(300)의 하면에 부착될 수 있다. 상기 정션 박스(500)는 다이오드 등을 구비하고, 상기 버스 바(400) 및 상기 배선(600)에 연결되는 회로기판을 수용할 수 있다.
상기 배선(600)은 상기 회로기판에 연결되며, 다른 태양전지 패널(300)에 연결된다.
상기 보호 필름(700)은 상기 태양전지 패널(300) 상에 배치된다. 더 자세하게, 상기 보호 필름(700)은 상기 프레임(100) 및 상기 태양전지 패널(300)을 덮는다. 더 자세하게, 상기 보호 필름(700)은 상기 프레임(100) 및 상기 태양전지 패널(300) 전체를 덮을 수 있다.
상기 보호 필름(700)은 상기 프레임(100)에 직접 접촉될 수 있다. 즉, 상기 보호 필름(700)은 상기 제 1 서브 프레임(110), 상기 제 2 서브 프레임(120), 상기 제 3 서브 프레임(100) 및 상기 제 4 서브 프레임(140)에 직접 접촉될 수 있다.
이에 따라서, 상기 보호 필름(700) 및 상기 태양전지 패널(300) 사이의 공간은 상기 보호 필름(700) 및 상기 프레임(100)에 의해서, 외부와 차단될 수 있다. 또한, 외부의 이물질이 상기 태양전지 패널(300) 및 상기 보호 필름(700) 사이에 침투되는 것이 방지될 수 있다.
이와는 다르게, 상기 보호 필름(700)은 상기 태양전지 패널(300)의 상면에 직접 접촉될 수 있다. 즉, 상기 보호 필름(700)은 상기 태양전지 패널(300)의 상면에 직접 접촉하여, 상기 태양전지 패널(300)의 상면이 이물질에 의해서 오염되는 것을 방지할 수 있다.
상기 보호 필름(700)은 플렉서블하며, 투명하다. 상기 보호 필름(700)의 투과율은 약 90% 이상일 수 있다. 상기 보호 필름(700)으로 사용되는 물질은 폴리에틸렌테레프탈레이트(polyethylene terephthalate;PET) 수지, 아크릴계 수지(acryl resin), 에폭시계 수지(epoxy resin), 염화비닐(polyvinylchloride;PVC) 수지 또는 폴리스티렌(polystyrene;PS) 수지 등을 들 수 있다. 상기 보호 필름(700)으로 사용되는 물질은 투명한 수지를 들 수 있다.
상기 보호 필름(700)의 두께는 약 10㎛ 내지 약 100㎛일 수 있다. 상기 보호 필름(700)의 폭은 상기 태양전지 패널(300)의 폭보다 더 클 수 있다. 이에 따라서, 상기 보호 필름(700)은 상기 태양전지 패널(300) 및 상기 프레임(100)까지 덮을 수 있다.
상기 와인딩 롤러(810)는 상기 태양전지 패널(300)에 인접하여 배치된다. 상기 와인딩 롤러(810)는 상기 프레임(100)에 회전 가능하도록 고정될 수 있다. 예를 들어, 상기 와인딩 롤러(810)는 상기 제 2 서브 프레임(120)에 회전 가능하도록 고정될 수 있다.
더 자세하게, 상기 와인딩 롤러(810)는 상기 제 2 서브 프레임(120)에 고정되는 제 1 힌지들(121)에 일부가 삽입되어 회전될 수 있다. 상기 제 1 힌지들(121)은 상기 제 2 서브 프레임(120)에 볼트 등에 의해서 고정될 수 있다.
상기 와인딩 롤러(810)는 상기 보호 필름(700)을 감는다. 상기 와인딩 롤러(810)는 상기 보호 필름(700)을 감아서, 상기 태양전지 패널(300)의 상면으로부터 회수할 수 있다. 상기 와인딩 롤러(810)는 상기 구동부(830)에 의해서 회전하고, 이에 따라서, 상기 보호 필름(700)이 상기 와인딩 롤러(810)에 감길 수 있다.
상기 와인딩 롤러(810)의 길이는 상기 보호 필름(700)의 폭에 대응될 수 있다. 또한, 상기 와인딩 롤러(810)의 길이는 상기 태양전지 패널(300)의 폭보다 더 클 수 있다. 상기 와인딩 롤러(810)의 직경은 다양하게 조절될 수 있다. 상기 와인딩 롤러(810)의 직경은 상기 프레임(100)의 높이에 대응될 수 있다.
상기 언와인딩 롤러(820)는 상기 태양전지 패널(300)에 인접하여 배치된다. 상기 언와인딩 롤러(820)는 상기 프레임(100)에 회전 가능하도록 고정될 수 있다. 예를 들어, 상기 언와인딩 롤러(820)는 상기 제 4 서브 프레임(140)에 회전 가능하도록 고정될 수 있다.
더 자세하게, 상기 언와인딩 롤러(820)는 상기 제 4 서브 프레임(140)에 고정되는 제 2 힌지들(141)에 일부가 삽입되어 회전될 수 있다. 상기 제 2 힌지들(141)은 볼트 등에 의해서, 상기 제 4 서브 프레임(140)에 고정될 수 있다.
상기 언와인딩 롤러(820)는 상기 보호 필름(700)을 풀어서 상기 태양전지 패널(300) 상에 공급한다. 상기 언와인딩 롤러(820)는 상기 와인딩 롤러(810)의 회전에 따라서, 수동적으로 회전될 수 있다. 즉, 상기 언와인딩 롤러(820)는 상기 와인딩 롤러(810)의 회전 및 상기 보호 필름(700)의 이동에 따라서, 회전된다. 이에 따라서, 상기 언와인딩 롤러(820)에 감긴 보호 필름이 풀어진다.
상기 언와인딩 롤러(820)의 길이는 상기 보호 필름(700)의 폭에 대응될 수 있다. 또한, 상기 언와인딩 롤러(820)의 길이는 상기 와인딩 롤러(810)의 길이에 대응될 수 있다. 상기 언와인딩 롤러(820)의 길이는 상기 태양전지 패널(300)의 폭보다 더 클 수 있다. 상기 언와인딩 롤러(820)의 직경은 다양하게 조절될 수 있다. 상기 언와인딩 롤러(820)의 직경은 상기 프레임(100)의 높이에 대응될 수 있다.
상기 구동부(830)는 상기 와인딩 롤러(810)를 구동한다. 상기 구동부(830)는 상기 프레임(100)에 고정될 수 있다. 상기 구동부(830)는 상기 와인딩 롤러(810)를 회전시키기 위한 스테핑 모터 등을 포함할 수 있다.
상기 구동부(830)는 상기 제어부(900)에서 입력되는 신호에 따라서, 상기 와인딩 롤러(810)를 원하는 회전수 만큼 회전시킬 수 있다. 즉, 상기 구동부(830)에 의해서, 상기 보호 필름(700)의 감는 횟수가 조절될 수 있다.
상기 제어부(900)는 상기 구동부(830)를 제어한다. 상기 제어부(900)는 상기 구동부(830)에 의해서, 상기 와인딩 롤러(810)의 회전수를 제어할 수 있다. 상기 제어부(900)는 사용자에 의해서 입력된 신호에 의해서, 상기 구동부(830)를 제어할 수 있다.
도 3에 도시된 바와 같이, 상기 보호 필름(700)의 상면은 이물질(10)에 의해서 오염될 수 있다. 상기 이물질(10)에 의해서, 상기 태양전지 패널(300)로 입사되는 광의 양이 감소될 수 있다. 이에 따라서, 실시예에 따른 태양광 발전장치의 출력이 저하될 수 있다.
도 4를 참조하면, 사용자 등의 조작에 의해서, 상기 이물질(10)에 오염된 보호 필름(701)이 교체될 수 있다. 즉, 상기 제어부(900)는 사용자가 입력한 신호에 의해서, 상기 구동부(830)를 구동한다. 이에 따라서, 상기 와인딩 롤러(810)가 회전하고, 오염된 보호 필름(701)이 상기 와인딩 롤러(810)에 감긴다.
상기 오염된 보호 필름(701)이 와인딩 롤러(810)에 감김에 따라서, 상기 언와인딩 롤러(820)는 회전하고, 새로운 보호 필름(702)이 상기 태양전지 패널(300) 상에 배치된다. 이와 같이, 새로운 보호 필름(702)으로 교체되고, 실시예에 따른 태양광 발전장치는 높은 입사율 및 향상된 광-전 변환 효율을 가질 수 있다.
도 5를 참조하면, 상기 보호 필름(700)은 사용자의 조작 없이 자동적으로 교체될 수 있다. 이때, 상기 제어부(900)는 타이머를 포함할 수 있다.
먼저, 실시예에 따른 태양광 발전장치가 설치된 후, 타이머가 작동된다(S10).
이후, 일정 시간, 예를 들어, 1주일 또는 한달이 경과한 후, 상기 제어부(900)는 상기 타이머에 의해서, 이와 같은 시간 경과를 감지한다(S20).
이후, 상기 제어부(900)는 상기 구동부(830)를 통하여, 상기 와인딩 롤러(810)를 구동시켜서, 오염된 보호 필름(700)을 감는다(S30).
상기 오염된 보호 필름(700)이 회수되는 동안, 상기 언와인딩 롤러(820)가 회전하고, 상기 태양전지 패널(300) 상에 새로운 보호 필름(700)이 배치된다(S40).
이후, 다시 상기 타이머가 작동되고, 다음 시간 경과가 측정된다.
이와 같은 방식으로, 실시예에 따른 태양광 발전장치는 일정 주기로, 사용자의 조작 없이, 자동적으로 상기 보호 필름(700)을 교체할 수 있다.
실시예에 따른 태양광 발전장치는 상기 태양전지 패널(300) 상에 배치되는 상기 보호 필름(700)을 포함한다. 또한, 상기 보호 필름(700)은 상기 와인딩 롤러(810)에 의해서 회수되고, 상기 언와인딩 롤러(820)에 의해서 상기 태양전지 패널(300) 상에 공급된다.
이에 따라서, 상기 보호 필름(700)은 상기 태양전지 패널(300)이 오염되는 것을 막을 수 있다. 또한, 상기 보호 필름(700)이 오염되어, 소모되는 경우, 상기 와인딩 롤러(810) 및 상기 언와인딩 롤러(820)에 의해서, 상기 보호 필름(700)은 용이하게 교체될 수 있다.
따라서, 실시예에 따른 태양광 발전장치는 먼지 등에 의한 오염에 의해서 발생되는 투과율 저하를 방지하고, 향상된 광 전 변환 효율을 가질 수 있다.
또한, 실시예에 따른 태양광 발전장치는 오염 물질 제거를 위해서, 입사면을 청소할 필요 없다. 즉, 상기 보호 필름(700)의 교체에 의해서, 오염 물질이 자동으로 제거될 수 있다. 이에 따라서, 실시예에 따른 태양광 발전장치는 용이하게 관리될 수 있다.
또한, 상기 보호 필름(700)에 의해서, 상기 태양전지 패널은 보호될 수 있다. 즉, 상기 보호 필름(700)에 의해서, 외부의 물리적인 충격이 흡수될 수 있다.
또한, 이상에서 실시예들에 설명된 특징, 구조, 효과 등은 본 발명의 적어도 하나의 실시예에 포함되며, 반드시 하나의 실시예에만 한정되는 것은 아니다. 나아가, 각 실시예에서 예시된 특징, 구조, 효과 등은 실시예들이 속하는 분야의 통상의 지식을 가지는 자에 의해 다른 실시예들에 대해서도 조합 또는 변형되어 실시 가능하다. 따라서 이러한 조합과 변형에 관계된 내용들은 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
이상에서 실시예를 중심으로 설명하였으나 이는 단지 예시일 뿐 본 발명을 한정하는 것이 아니며, 본 발명이 속하는 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 본 실시예의 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.

Claims (8)

  1. 태양전지 패널;
    상기 태양전지 패널 상에 배치되는 보호 필름;
    상기 보호 필름을 감아서 회수하는 와인딩 롤러; 및
    상기 보호 필름을 풀어서, 상기 태양전지 패널 상에 공급하는 언와인딩 롤러를 포함하는 태양광 발전장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 와인딩 롤러를 구동하는 구동부를 포함하는 태양광 발전장치.
  3. 제 2 항에 있어서, 상기 구동부를 제어하며, 타이머를 포함하는 제어부를 포함하는 태양광 발전장치.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 보호 필름은 투명한 수지를 포함하는 태양광 발전장치.
  5. 제 1 항에 있어서, 상기 보호 필름은 폴리에틸렌테레프탈레이트 수지, 아크릴계 수지, 에폭시계 수지, 염화비닐 수지 또는 폴리스티렌 수지를 포함하는 태양광 발전장치.
  6. 제 1 항에 있어서, 상기 보호 필름은 상기 태양전지 패널의 상면에 접촉하는 태양광 발전장치.
  7. 제 1 항에 있어서, 상기 태양전지 패널을 수용하는 프레임을 포함하고,
    상기 와인딩 롤러 및 상기 언와인딩 롤러는 상기 프레임에 고정되는 태양광 발전장치.
  8. 제 7 항에 있어서, 보호 필름은 상기 프레임에 직접 접촉하는 태양광 발전장치.
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