KR20120067686A - 태양전지 모듈의 온도 제어 시스템 및 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 적어도 하나의 태양전지로 형성된 태양전지 모듈, 태양전지 모듈의 온도를 제어하는 온도제어장치, 온도제어장치의 제어에 따라 발열되는 발열장치, 온도제어장치의 제어에 따라 냉각되는 냉각장치를 포함한다.

Description

태양전지 모듈의 온도 제어 시스템 및 장치{System and Method for Controlling of Temperature of Solar Cell Module}
본 발명은 태양전지 모듈의 온도 제어 시스템 및 장치에 관한 것으로서, 보다 구체적으로 발열장치와 냉각장치를 포함하여 태양전지 모듈의 온도를 일정하게 유지시키기 위한 태양전지 모듈의 온도 제어 시스템 및 장치에 관한 것이다.
최근 유가상승에 따른 에너지 문제가 심각해지면서 태양광, 풍력, 소수력, 연료전지 등 다양한 신재생 에너지 분야에 대한 관심이 급증하고 있고, 이 중에서 태양광 발전 분야의 보급이 확대되면서 태양광 발전 관련제품의 연구 개발이 활발하게 이루어지고 있다.
통상, 태양광발전시설은 태양광 어레이와, 전력제어기, 배터리, 전력변환장치로 구성되는데, 태양광 단위 셀을 직렬, 병렬로 배열하여 태양광 모듈(이하, 태양전지 모듈이라 함)을 구성하고, 태양전지 모듈을 직렬, 병렬로 연결하여 태양광 어레이를 구성한다.
아울러, 상기와 같이 태양광 발전 분야의 보급이 확대되면서 태양광발전시설의 핵심분야인 태양전지 모듈의 성능측정 및 진단 기술의 개발이 시급한 실정이다.
도 1은 종래기술에 따른 태양전지의 I-V curve를 측정하기 위한 태양전지 모듈의 구성을 간략하게 나타낸 도면이다.
도 1을 참조하면, 도 1의 (a)는 태양전지 모듈의 I-V curve 를 측정하기 위한 태양전지 모듈의 앞면을 나타내고 도 1의 (b)는 태양전지 모듈의 뒷면을 나타낸다. 도면부호 10은 전극을 연결하는 인쇄회로기판을 나타내고 도면부호 11은 태양전지 모듈, 도면부호 12는 전극을 연결하기 위한 양극과 음극의 접점을 나타낸다. 이때, 태양전지 모듈은 적어도 하나의 태양전지(solar cell)로 구성된 것을 의미한다.
이와 같이, 종래에는 태양전지 모듈의 양극과 음극의 전극을 연결한 접점 또는 busbar를 측정기에 연결하여 태양전지 모듈의 I-V curve를 측정하는 것이 일반적이었다. 따라서, 여러 번 반복하여 태양전지 모듈의 I-V curve를 측정하면 연속적인 태양광으로 인해 태양전지 모듈 표면의 온도가 상승하여 전압값은 하락하고 전류값은 상승하는 부정확한 데이터가 측정되는 문제점이 발생하였다.
따라서, 본 발명의 목적은 태양전지 모듈의 I-V curve 측정 시 태양전지 모듈의 온도를 일정하게 유지시키거나, 측정자가 원하는 임의의 온도를 설정하여 태양전지 모듈의 I-V curve를 측정할 수 있도록 하기 위한 태양전지 모듈의 온도 제어 시스템 및 장치를 제공하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 태양전지 모듈의 온도 제어 시스템은 적어도 하나의 태양전지로 형성된 태양전지 모듈, 상기 태양전지 모듈의 온도를 제어하는 온도제어장치, 상기 온도제어장치의 제어에 따라 발열되는 발열장치 및 상기 온도제어장치의 제어에 따라 냉각되는 냉각장치를 포함한다.
또한, 상기 발열장치 및 냉각장치의 동작에 따라 온도가 변화하는 열전소자, 상기 열전소자의 상부에 위치하고, 상기 태양전지 모듈의 하부에 위치하여 상기 열전소자로부터 전도된 온도를 상기 태양전지 모듈로 전도하는 열전도부재를 포함한다.
또한, 상기 냉각장치는, 수냉식으로 물을 순환시켜 열전소자의 온도를 낮추는 라디에이터, 냉각펌프, 냉각호스를 포함한다.
또한, 상기 온도제어장치는, 스위치를 제어하여 상기 발열장치 또는 상기 냉각장치의 작동을 활성화한다.
또한, 상기 온도제어장치는, 상기 태양전지 모듈의 온도를 감지하는 온도센서를 포함한다.
또한, 상기 태양전지 모듈은, 측정 지그회로기판, 태양전지 모듈 고정 프레임, 태양전지 모듈이 순차적으로 적층된다.
아울러, 본 발명에 따른 태양전지 모듈의 온도 제어 장치는 온도센서로부터 확인된 적어도 하나의 태양전지로 형성된 태양전지 모듈의 온도를 확인하는 센서부, 상기 센서부에서 확인된 상기 태양전지 모듈의 온도에 따라 스위치를 제어하여 발열장치 또는 냉각장치 중 어느 하나를 동작시켜 상기 태양전지 모듈의 온도를 제어하는 제어부를 포함한다.
또한, 상기 제어부는, 상기 센서부에서 확인된 태양전지 모듈의 온도가 기설정된 온도와 동일하면 상기 태양전지 모듈의 I-V curve를 측정한다.
따라서, 본 발명의 구조를 따르면 본 발명은 태양전지 모듈의 I-V curve 측정 시 태양전지 모듈의 온도를 일정하게 유지시키거나, 측정자가 원하는 임의의 온도를 설정하여 태양전지 모듈의 I-V curve를 측정할 수 있도록 함으로써, 환경 변화에 따른 태양전지 모듈의 I-V curve의 측정값을 예측할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 종래기술에 따른 태양전지의 I-V curve를 측정하기 위한 태양전지 모듈의 구성을 간략하게 나타낸 도면
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 태양전지의 I-V curve를 측정하기 위한 태양전지 모듈의 구성을 간략하게 나타낸 도면
도 3은 도 2에 도시된 태양전지 모듈을 이용한 태양전지 모듈의 온도 제어 시스템을 간략하게 나타낸 도면
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 태양전지 모듈의 온도 제어 장치의 주요 구성을 나타낸 블록도
이하, 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여, 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.
따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 태양전지의 I-V curve를 측정하기 위한 태양전지 모듈의 구성을 간략하게 나타낸 도면이다. 도 3은 도 2에 도시된 태양전지 모듈을 이용한 태양전지 모듈의 온도 제어 시스템을 간략하게 나타낸 도면이다.
도 2 및 도 3을 참조하면, 본 발명에 따른 태양전지 모듈(20)은 측정 지그회로기판(21), 태양전지 모듈 고정 프레임(22), 양극/음극(24)의 접점이 형성된 태양전지 모듈(23)이 순차적으로 적층된 것을 통칭한다. 이때, 접점(24)이 형성된 태양전지 모듈(23)은 적어도 하나의 태양전지로 형성될 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 태양전지 모듈을 이용한 태양전지 모듈의 온도 제어 시스템(이하, 시스템이라 함)은 태양전지 모듈(20), 온도제어장치(30), 스위치(40), 발열장치(50), 냉각장치(60)를 포함한다.
태양전지 모듈(20)의 하부에는 열전도율이 높은 열전도부재 (미도시)이 위치하고, 열전도부재의 하부에는 열전소자(미도시)가 위치한다. 이때, 열전도부재는 금속판 등으로 형성되는 것이 바람직하다.
이로 인해, 발열장치 또는 냉각장치로부터 열전소자를 통해 전도된 열이 열전도부재로 전도되고 최종적으로 태양전지 모듈(20)로 전도되어, 전도된 열에 의해 태양전지 모듈(20)에서 발생되는 열의 온도가 변화하게 된다.
온도제어장치(30)는 태양전지 모듈(20)의 온도를 제어한다. 보다 구체적으로, 온도제어장치(30)는 온도센서(미도시)를 포함하여 태양전지 모듈(20)의 온도를 실시간으로 감지한다. 그리고 온도제어장치(30)는 감지된 온도가 기설정된 온도보다 높을 경우에 스위치를 제어하여 냉각장치(60)의 작동을 활성화시킨다.
또한, 온도제어장치(30)는 온도센서로부터 감지된 온도가 기설정된 온도보다 낮을 경우에 스위치를 제어하여 발열장치(50)의 작동을 활성화한다.
발열장치(50)는 온도제어장치(30)의 제어에 따라 스위치(40)가 연결되면 활성화되어 발열을 수행한다. 이로 인해, 열전소자의 온도가 높아지고 열전소자의 상부에 위치한 열전도부재에 열이 전도되어 열전도부재의 상부에 위치한 태양전지 모듈(20)의 온도가 높아지게 된다.
냉각장치(60)는 라디에이터(61), 냉각펌프(62), 냉각호스(63)로 구성되어 온도제어장치(30)의 제어에 따라 스위치(40)가 연결되면 활성화되어 냉각을 수행한다. 보다 구체적으로, 냉각장치(60)는 수냉식으로 물을 순환시켜 열전소자의 온도를 낮춘다. 이로 인해, 열전소자의 상부에 위치한 열전도부재에 냉각된 열이 전도되고, 이 열이 열전도부재의 상부에 위치한 태양전지 모듈(20)로 전도되어 태양전지 모듈(20)의 온도를 낮출 수 있다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 태양전지 모듈의 온도 제어 장치의 주요 구성을 나타낸 블록도이다.
도 4를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 태양전지 모듈의 온도제어장치(30)는 센서부(31), 입력부(32), 출력부(33), 저장부(34), 제어부(35)를 포함하고, 제어부(35)는 온도제어부(36), 스위치부(37), 측정부(38)를 구비한다.
센서부(31)는 제어부(35)의 제어에 의해 온도센서(미도시)와 연결되어 온도센서에서 감지된 태양전지 모듈(20)의 온도를 확인하여 제어부(35)로 제공한다.
입력부(32)는 온도제어장치(30)의 동작을 제어하기 위하여 사용자로부터 입력된 키에 대응되는 신호를 생성한 후, 이를 제어부(35)로 제공한다. 특히, 입력부(32)는 태양전지 모듈(20)의 I-V curve 측정 시 기준이 되는 태양전지 모듈(20)의 설정온도를 사용자로부터 입력받는다. 입력부(32)는 통상적인 키패드로 구성될 수 있으며, 터치스크린, 터치패드 등으로 구성될 수 있다.
출력부(33)는 제어부(35)의 제어에 의해 온도제어장치(30)의 내부 블록에서 이루어지는 일련의 동작상태와 동작결과 및 다수의 정보를 표시한다. 이때, 출력부(33)는 LCD(Liquid Crystal Display), OLED(Organic Light Emitting Diode) 등의 디스플레이 장치로 구성될 수 있다. 특히, 출력부(33)는 제어부(35)에서 측정된 태양전지 모듈(20)의 현재 온도를 표시하고, 제어부(35)에서 측정된 태양전지 모듈(20)의 I-V curve를 출력한다. 또한, 출력부(33)는 제어부(35)의 제어에 의해 활성화된 장치가 발열장치인지 냉각장치인지 출력할 수 있다.
본 발명에서 출력부(33)의 디스플레이 장치가 터치스크린으로 구성될 경우 터치스크린은 입력부(32) 및 출력부(33)의 기능을 동시에 수행한다.
저장부(34)는 제어부(35)에 의해 온도제어장치(30)를 제어하기 위한 프로그램의 동작과 관련된 정보 및 프로그램을 저장한다. 특히, 저장부(34)는 입력부(32)를 통해 사용자로부터 입력된 태양전지 모듈(20)의 설정온도를 저장한다.
제어부(35)는 온도제어장치(30)에서 이루어지는 전반적인 동작에 대한 제어를 담당한다. 제어부(35)의 구체적인 제어기능에 대해서는 이하 각 구성요소에 대한 설명에서 함께 설명하기로 한다.
온도제어부(36)는 센서부(31)를 통해 태양전지 모듈(20)의 온도를 제공받고, 저장부(34)에 저장된 설정온도에 기초하여 태양전지 모듈(20)의 온도 상승폭 또는 온도 하강폭을 결정하여 스위치부(37)로 제공하고, 발열장치의 발열정도, 냉각장치의 냉각정도를 제어한다.
스위치부(37)는 온도제어부(36)로부터 제공된 결과에 따라 스위치를 제어하여 발열장치(50) 또는 냉각장치(60) 중 어느 하나를 활성화시켜 동작하도록 한다.
측정부(38)는 센서부(31)에서 확인된 태양전지 모듈의 온도가 설정온도와 동일한 시점이 되면 태양전지 모듈(20)의 I-V curve를 측정한다.
이로 인해, 본 발명은 태양전지 모듈(20)의 I-V curve 측정 시 태양전지 모듈(20)의 온도를 일정하게 유지시키거나, 태양전지 모듈(20)의 온도가 설정온도와 동일해지도록 제어한 이후에 태양전지 모듈(20)의 I-V curve를 측정함으로써, 환경 변화에 따른 태양전지 모듈(20)의 I-V curve의 측정값을 예측할 수 있는 효과가 있다
이상과 같이, 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술 사상과 아래에 기재될 청구범위의 균등 범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능함은 물론이다.
20: 태양전지 모듈 30: 온도제어장치
31: 센서부 32: 입력부
33: 출력부 34: 저장부
35: 제어부 36: 온도제어부
37: 스위치부 38: 측정부
40: 스위치 50: 발열장치
60: 냉각장치 61: 라디에이터
62: 냉각펌프 63: 냉각호스

Claims (8)

  1. 적어도 하나의 태양전지로 형성된 태양전지 모듈;
    상기 태양전지 모듈의 온도를 제어하는 온도제어장치;
    상기 온도제어장치의 제어에 따라 발열되는 발열장치; 및
    상기 온도제어장치의 제어에 따라 냉각되는 냉각장치;
    를 포함하는 태양전지 모듈의 온도 제어 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 발열장치 및 냉각장치의 동작에 따라 온도가 변화하는 열전소자;
    상기 열전소자의 상부에 위치하고, 상기 태양전지 모듈의 하부에 위치하여 상기 열전소자로부터 전도된 온도를 상기 태양전지 모듈로 전도하는 열전도부재;
    를 포함하는 태양전지 모듈의 온도 제어 시스템.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 냉각장치는,
    수냉식으로 물을 순환시켜 열전소자의 온도를 낮추는 라디에이터, 냉각펌프, 냉각호스를 포함하는 태양전지 모듈의 온도 제어 시스템.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 온도제어장치는,
    스위치를 제어하여 상기 발열장치 또는 상기 냉각장치의 작동을 활성화하는 태양전지 모듈의 온도 제어 시스템.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 온도제어장치는,
    상기 태양전지 모듈의 온도를 감지하는 온도센서;
    를 포함하는 태양전지 모듈의 온도 제어 시스템.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 태양전지 모듈은,
    측정 지그회로기판, 태양전지 모듈 고정 프레임, 태양전지 모듈이 순차적으로 적층되는 태양전지 모듈의 온도 제어 시스템.
  7. 온도센서로부터 확인된 적어도 하나의 태양전지로 형성된 태양전지 모듈의 온도를 확인하는 센서부;
    상기 센서부에서 확인된 상기 태양전지 모듈의 온도에 따라 스위치를 제어하여 발열장치 또는 냉각장치 중 어느 하나를 동작시켜 상기 태양전지 모듈의 온도를 제어하는 제어부;
    를 포함하는 태양전지 모듈의 온도 제어 장치.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 센서부에서 확인된 태양전지 모듈의 온도가 기설정된 온도와 동일하면 상기 태양전지 모듈의 I-V curve를 측정하는 태양전지 모듈의 온도 제어 장치.
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KR101651651B1 (ko) * 2015-06-22 2016-08-26 (주)일렉트코리아 태양전지 패널 냉각 시스템
CN109713999A (zh) * 2018-12-29 2019-05-03 北京中泰清源科技有限公司 光伏板降温吹扫设备
KR102578376B1 (ko) * 2023-03-28 2023-09-15 주식회사 엠포레스트 자동으로 태양광패널의 온도가 조절되는 지붕형 태양광 발전 시스템

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR101651651B1 (ko) * 2015-06-22 2016-08-26 (주)일렉트코리아 태양전지 패널 냉각 시스템
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