KR20120053127A - 경사형 태양전지 셀 모듈 - Google Patents

경사형 태양전지 셀 모듈 Download PDF

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Abstract

본 발명에 따른 경사형 태양전지 셀 모듈은 바닥면과 비스듬이 소정의 각을 형성하며 세워지는 다수개의 태양전지 셀과 외부충격이나 비, 바람으로부터 상기 다수개의 태양전지 셀의 표면을 보호하는 커버부와 태양전지 셀 모듈의 측면과 바닥면을 형성하며 상기 태양전지 셀과 커버부를 지지하는 기반을 제공하는 외장재를 포함하여 구성된다.
본 발명은 태양전지 셀을 집적시 태양과의 최적의 입사각을 가지도록 집적하여 설치시 불필요한 제작비를 줄이는 효과가 있다. 또한, 불필요한 기계가 없기 때문에 건물미관을 보기 좋게 하는 효과가 있으며, 설치 공간이 협소한 곳에서도 작업이 용이하여 작업의 능률을 향상시키는 효과가 있다.

Description

경사형 태양전지 셀 모듈{Inclined style solar cell the module}
본 발명은 태양광 모듈에 관한 것으로, 특히 태양전지 셀이 태양 빛을 최적의 각도로 받기 위한 태양전지 셀 적층구조에 관한 것이다.
최근 몇 년 전부터 화석연료 고갈에 대한 우려와 환경오염의 심각성으로 인하여 화석연료를 대체할 청정 에너지개발이 활발하다. 청정 에너지에는 태양광(太陽光), 조력(潮力), 풍력(風力) 등이 있으며, 이 중 환경의 영향이 가장 적고 기술적 완성도가 높은 태양광 발전장치가 가장 활발히 개발 및 설치되고 있다.
태양광 발전장치는 일조시간 및 태양광 모듈의 입사각도에 따라 발전량이 좌우된다. 그래서 종래에는 태양광 모듈에 경사각 조절장치, 태양추적장치 등을 설치하여 태양의 위치변화에 따라 태양광 모듈의 경사각 및 방향을 조절하여 최적의 입사각을 형성하여 최대한의 발전량을 생산하려 하고 있다.
이러한 예로 종래의 발명(특허공개번호 10-2010-0023934)으로부터 자세히 살펴보면 다음과 같다.
종래 발명의 전체적인 결합상태를 도시한 사시도 도 1을 참조하여 설명하면, 지면으로부터 수직으로 설치된 메인포스트(100)와, 상기의 메인포스트(100)의 상부에 모듈프레임(350)이 상하 운전 가능하게 설치되는 메인샤프트(250)와, 상기 메인샤프트(250)에 설치되는 모듈프레임(350)을 포함하는 회전유니트(260)와, 상기 메인샤프트(250)에 설치되어 태양광을 이용해 발전을 하는 태양광 발전모듈(200)과, 태양의 하루 이동방향에 따라 상, 하 운전을 위하여 중심모듈프레임(300)에 설치한 일정한 양의 동력으로 움직이는 수직회전조절수단(400)과, 상기 수직회전조절수단(400)의 하단을 메인포스터(100)와 힌지(600)결합으로 연결시켜주는 제1 서브포스터(700)와 계절변화에 따른 태양의 고도변화에 따라 상기 모듈프레임(350)의 좌, 우 운전을 하도록 모듈프레임(350)에 설치한 수평회전조절수단(500)과 상기 수평회전조절수단의 하단을 메인포스터(100)와 힌지(600)결합으로 연결시켜주는 제2 서브포스터(750)와, 상기 수평조절수단(500)의 상부에 모듈프레임(350)의 좌, 우 회전을 위해 힌지(600)결합 된 아암(500)과, 이를 제어하여 집열판이 항상 태양을 향하도록 제어하는 제어수단(900)으로 구성되어 태양의 빛을 최적의 입사각으로 받아 들일 수 있다.
그러나 종래의 기술은 상기 나열한 바와 같이 많은 기계적 요소를 사용함으로써 많은 제작비가 발생하여 태양광 발전단지와 같은 많은 수의 태양광 모듈에 사용하기 어렵다.
또한 상기와 같이 설치한 기계는 많은 공간을 필요로 하기 때문에 공간이 부족한 주택단지는 설치하기 어렵고 발전단지 설치시에는 더 많은 공간이 필요하며 좁은 공간에 설치시 용이하지 않다.
또한 주택, 빌딩 등 건물 지붕에 설치시 도시미관을 해치는 경우가 발생하게 된다.
종래의 기술은 제작비가 많이 소요되며, 설치를 위한 넓은 공간이 필요하고 건물에 설치시 건물미관을 해치는 단점이 있다.
본 발명은 이러한 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 태양전지 모듈 내부의 태양전지 셀을 집적시 셀 자체에 소정의 각을 갖도록 하여 집적함으로써 태양광 모듈 자체적으로 태양과의 최적의 입사각을 형성하는 "경사형 태양광 셀 모듈"을 제공하는데 그 목적이 있다.
또한 본 발명의 다른 목적은 불필요한 기계를 생략하여 좁은 공간에서도 설치가 용이하는데 있다.
상기의 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 경사형 태양전지 셀 모듈은 바닥면과 비스듬이 소정의 각을 형성하며 세워지는 다수개의 태양전지 셀과 외부충격이나 비, 바람으로부터 상기 다수개의 태양전지 셀의 표면을 보호하는 커버부와 태양전지 셀 모듈의 측면과 바닥면을 형성하며 상기 태양전지 셀과 커버부를 지지하는 기반을 제공하는 외장부를 포함하여 구성된다.
그리고 상기 태양전지 셀과 태양전지 셀을 연결하는 다수개의 금속리본을 더 포함한다.
이때, 상기 태양전지 셀과 접하여 위치하는 충진재를 더 포함할 수 있다.
또한 상기 충진재는 EVA(Etylene Vinyle Acetate)로 이루어질 수 있다.
그리고 상기 커버부는 상기 태양전지 셀의 각과 같은 각을 형성하며, 일정한 길이 만큼 상향과 하향으로 번갈아 가며 연속되어 형성될 수 있다.
이때, 상기 커버부는 강화유리로 이루어질 수 있다.
그리고 상기 외장부는 'ㄷ'자 형태로 홈 부분이 서로 마주보며, 상기 태양전지 셀 모듈의 측면을 각각 형성하는 프레임과 상기 태양전지 셀 모듈의 바닥면을 형성하는 백시트로 구성될 수 있다.
이때, 상기 프레임은 금속 또는 합성금속으로 이루어질 수 있다.
그리고 상기 커버부와 외장부를 연결하며 밀폐하는 실링재를 더 포함할 수 있다.
마지막으로 상기 실링재는 부틸고무로 이루어질 수 있다.
본 발명은 태양전지 셀을 집적시 태양과의 최적의 입사각을 가지도록 집적하여 설치시 불필요한 제작비를 줄이는 효과가 있다.
또한, 불필요한 기계가 없기 때문에 건물미관을 보기 좋게 하는 효과가 있으며, 설치 공간이 협소한 곳에서도 작업이 용이하여 작업의 능률을 향상시키는 효과가 있다.
도 1은 종래기술에 대한 사시도.
도 2는 본 발명과 종래기술의 태양광 모듈 구조 비교도.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 태양전지 셀 모듈의 구조도.
도 4는 본 발명과 종래기술의 건물설치시 비교도.
도 5는 모듈 회전을 위한 하부의 기계적 구조도.
도 6은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 태양전지 셀 모듈의 구조도.
본 발명에 따른 경사형 태양전지 셀 모듈(100)에 대한 기술적 구성을 비롯한 작용효과에 관한 사항은 본 발명의 바람직한 실시예가 도시된 도면을 참조하여 아래의 상세한 설명에 의해서 명확하게 이해될 것이다.
도 2는 본 발명과 종래기술의 태양광 모듈의 구조 비교도 이다.
도 2를 참조하여 설명하면, 바닥면과 비스듬이 소정의 각을 형성하며 세워지는 다수개의 태양전지 셀(200)과 외부충격이나 비, 바람으로부터 상기 다수개의 태양전지 셀(200)의 표면을 보호하는 커버부(300)와 태양전지 셀 모듈(100)의 측면과 바닥면을 형성하며 상기 태양전지 셀(200)과 커버부(300)를 지지하는 기반을 제공하는 외장부(400)로 구성된다.
여기서 상기 태양전지 셀(200)과 지면과의 각은 15°~ 45°를 이루도록 설정한다. 태양과의 최적의 입사각이 계절변화에 따른 태양의 고도변화와 지리적 환경즉, 위도의 영향을 받기 때문에 상황에 맞도록 설정한다.
상기 태양전지 셀(200)과 셀을 연결하는 방법은 다수개의 금속리본(210)을 태양전지 셀(200)과 접하여 연결하여 전기를 이동시킨다.
또한 상기 태양전지 셀(200) 전후로 충진재(220)가 접하여 위치하며, 상기 충진재(220)는 태양전지 셀(200)을 보호하는 역할을 한다. 충진재(220) 재질은 에틸렌 비닐 아세테이드(EVA:Etylene Vinyl Acetate)를 사용하는 것이 바람직하다.
그리고 상기 커버부(300)는 상기 태양전지 셀(200)의 각과 같은 각으로 형성되어 일정한 간격으로 상향, 하향으로 번갈아 가며 연속된다. 그리고 상기 커버부(300) 재질은 강화유리로 형성되며 강화유리 중 저철분강화유리를 사용하는 것이 바람직하다.
상기 외장부(400)는 'ㄷ'자 형태로 홈 부분이 서로 마주보며, 상기 태양전지 셀 모듈의 측면을 각각 형성하는 프레임(410)과 상기 태양전지 셀 모듈의 바닥면을 형성하는 백시트(420)로 구성된다.
이때 상기 프레임(410) 재질은 금속 또는 합성금속을 사용하며 금속 중에서도 중량이 가볍고 내구성이 좋은 알루미늄을 사용하는 것이 바람직하다.
그리고 상기 커버부(300)와 외장부(400)를 연결 및 밀폐하는 실링재(500)가 구비된다. 이때, 상기 실링재(500) 재질은 부틸고무를 사용할 수 있다.
상기와 같이 설치된 모듈은 전기를 저장하는 기능이 없기 때문에 전기를 저장할 수 있는 축전지(미도시)가 필요하다. 상기 축전지의 종류는 납축전지, 리튬전지, 니켈수소 전지, 니켈카드뮴 전지가 있으며 태양전지 셀 모듈의 크기에 따라 중대형은 납축전지를 사용하고 소형은 니켈수소 전지, 리듐전지를 사용한다.
또한 상기 축전지를 효율적으로 충방전하여 오랜 기간동안 정상적으로 사용 하기위해서는 솔라컨트롤러(미도시)가 필요하다. 상기 솔라컨트롤러는 과충전방지 기능, 과방전차단기능, 역전류방지기능, 베터리상태표시 기능 등을 가지고 있다.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 태양전지 셀 모듈의 구조도이다.
도 3을 참조하여 설명하면, 구성 요소는 본 발명과 같으나 백시트(420)의 형태가 상기 커버부와 같은 형태를 가짐으로써 모듈을 지면 또는 건물에 설치시 모듈의 하부에 공기가 통하여 태양전지 셀 모듈에서 발생하는 열을 식히는 역할을 할 수 있다.
도 4는 본 발명과 종래기술의 건물설치시 비교도이다.
도 4에 도시된 바와 같이 종래의 태양전지 셀 모듈(100)은 외벽 또는 옥상에 설치시 건물미관을 헤치는 경우가 생긴다. 하지만 본 발명의 경우 평면형으로써 건물 외벽에 매립형태로 설치시 건물의 외장 역할을 할 수 있으며, 색깔을 가진 셀을 사용할 경우 건물외벽을 아름답게 꾸밀 수 있다.
도 5는 모듈 회전을 위한 하부의 기계적 구조도이다.
도 5를 참조하여 설명하면 모듈의 하부에 크라운기어(600)를 설치한다. 상기 크라운기어(600)와 수직으로 맞물리도록 기어(800)가 연결되며, 상기 기어(800)는 축(720)과 연결되고, 상기 축(720)은 커플링(710)에 연결된다. 연결된 커플링(710)은 모터(700)에 연결되어 작동된다. 즉, 모터(700)의 회전축과 연결된 커플링(710) 및 축(720)이 회전하면 기어(800)가 회전하여 크라운기어(600)를 회전시켜 태양의 방향에 따라 모듈을 회전시킨다. 이때 상기 커플링(710)은 플랜지 커플링을 사용하는 것이 바람직하다.
도 6은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 태양전지 셀 모듈의 구조도이다.
도 6에 도시된 바와 같이, 본 실시예에 따른 태양전지 셀 모듈은 길이방향으로 각각 독립된 구조체를 형성한다.
상기 독립된 구조체는 바닥면과 비스듬이 소정의 각을 형성하며 길이 방향으로 나열되는 다수개의 태양전지 셀(900)과 외부충격이나 비, 바람으로부터 상기 다수개의 태양전지 셀(900)의 표면을 보호하는 커버부(920)와 상기 길이 방향으로 나열되는 다수개의 태양전지 셀들(900)의 측면과 바닥면을 형성하며 상기 다수개의 태양전지 셀들(900)과 커버부(920)를 지지하는 기반을 제공하는 외장부(930)로 구성된다.
본 발명은 상기 태양전지 셀들(900)의 독립된 구조체 측면에 회전모터(미도시)와 같은 기계적 장치를 구비하여 해당 구조체를 회전시킬 수 있다. 시간 및 계절의 변화에 따라,상기 독립된 구조체를 회전시킴으로써, 태양과 구조체들간에 최적의 광입사각을 형성할 수 있다.
예를 들어 대지의 평탄화 작업을 할 수 없거나 공간의 상황에 따라 독립된 구조체를 추가 또는 제외하여 사용할 수 있다.
이상에서 설명한 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 당해 기술분야에서 통산의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 수 있을 것이다.
따라서, 본 발명의 권리 범위는 개시된 실시예에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변경 및 개량 형태 또는 본 발명의 권리 범위에 속하는 것으로 보아야 할 것이다.
100 : 경사형 태양전지 셀 모듈 200 : 태양전지 셀
210 : 금속리본 220 : 충진재
300 : 커버부 400 : 외장부
410 : 프레임 420 : 백시트
500 : 실링재 600 : 크라운기어
700 : 모터 710 : 커플링
720 : 축 800 : 기어
900 : 태양전지 셀 920 : 커버부
930 : 외장부

Claims (11)

  1. 바닥면과 비스듬이 소정의 각을 형성하며 세워지는 다수개의 태양전지 셀과;
    외부충격이나 비, 바람으로부터 상기 다수개의 태양전지 셀의 표면을 보호하는 커버부와;
    태양전지 셀 모듈의 측면과 바닥면을 형성하며 상기 태양전지 셀과 커버부를 지지하는 기반을 제공하는 외장부;를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 경사형 태양전지 셀 모듈.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 태양전지 셀과 태양전지 셀을 연결하는 다수개의 금속리본을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 경사형 태양전지 셀 모듈.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 태양전지 셀과 접하여 위치하는 충진재를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 경사형 태양전지 셀 모듈.
  4. 제 3항에 있어서, 상기 충진재는
    EVA(Etylene Vinyle Acetate)로 이루어지는 것을 특징으로 하는 경사형 태양전지 셀 태양광 모듈.
  5. 제 1항에 있어서, 상기 커버부는
    상기 태양전지 셀의 각과 같은 각을 형성하며, 일정한 길이만큼 상향과 하향으로 번갈아 가며 연속되어 형성되는 것을 특징으로 하는 경사형 태양전지 셀 모듈.
  6. 제 1항에 있어서, 상기 커버부는
    강화유리인 것을 특징으로 하는 경사형 태양전지 셀 모듈.
  7. 제 1항에 있어서, 상기 외장부는
    'ㄷ'자 형태로 홈 부분이 서로 마주보며, 상기 태양전지 셀 모듈의 측면을 각각 형성하는 프레임과;
    상기 태양전지 셀 모듈의 바닥면을 형성하는 백시트로 구성되는 것을 특징으로 하는 경사형 태양전지 셀 모듈.
  8. 제 6항에 있어서, 상기 프레임은
    금속 또는 합성금속인 것을 특징으로 하는 경사형 태양전지 셀 모듈.
  9. 제 1항에 있어서,
    상기 커버부와 외장재를 연결하며 밀폐하는 실링재를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 경사형 태양전지 셀 모듈.
  10. 제 8항에 있어서, 상기 실링재는
    부틸고무인 것을 특징으로 하는 경사형 태양전지 셀 모듈.
  11. 제 1항에 있어서, 상기 외장부는
    소정의 모터 또는 기계적 장치와 결합하여, 시간 및 계절의 변화에 따라 최적의 광입사각을 갖도록 기울기를 변화시키는 것을 특징으로 하는 경사형 태양전지 셀 모듈.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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